<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<feed xmlns="http://www.w3.org/2005/Atom"><title>Stéphane on Locomotion</title><link href="https://scaron.info/" rel="alternate"/><link href="https://scaron.info/feeds/all.atom.xml" rel="self"/><id>https://scaron.info/</id><updated>2026-03-07T00:00:00+01:00</updated><entry><title>Variable-height inverted pendulum model</title><link href="https://scaron.info/robotics/variable-height-inverted-pendulum-model.html" rel="alternate"/><published>2026-03-07T00:00:00+01:00</published><updated>2026-03-07T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2026-03-07:/robotics/variable-height-inverted-pendulum-model.html</id><summary type="html">&lt;div class="right-figure docutils container"&gt;
&lt;img alt="Humanoid robot walking with the variable-height inverted pendulum model" class="center max-height-450px" src="https://scaron.info/figures/vhip.png" /&gt;
&lt;p&gt;Humanoid robot walking with variable center-of-mass height&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;p&gt;The variable-height inverted pendulum is a &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/point-mass-model.html"&gt;point mass model&lt;/a&gt; that extends the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/linear-inverted-pendulum-model.html"&gt;linear inverted pendulum
model&lt;/a&gt; by removing
its constant center-of-mass height assumption. This extension introduces a new
control input, the leg stiffness, that enables a &amp;quot;height-variation strategy&amp;quot;
for balance recovery and locomotion …&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;div class="right-figure docutils container"&gt;
&lt;img alt="Humanoid robot walking with the variable-height inverted pendulum model" class="center max-height-450px" src="https://scaron.info/figures/vhip.png" /&gt;
&lt;p&gt;Humanoid robot walking with variable center-of-mass height&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;p&gt;The variable-height inverted pendulum is a &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/point-mass-model.html"&gt;point mass model&lt;/a&gt; that extends the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/linear-inverted-pendulum-model.html"&gt;linear inverted pendulum
model&lt;/a&gt; by removing
its constant center-of-mass height assumption. This extension introduces a new
control input, the leg stiffness, that enables a &amp;quot;height-variation strategy&amp;quot;
for balance recovery and locomotion over uneven terrain.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="assumptions"&gt;
&lt;h2&gt;Assumptions&lt;a class="headerlink" href="#assumptions" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Robots, whether fixed-base or mobile, are usually modeled as rigid
bodies connected by actuated joints. The general &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/equations-of-motion.html"&gt;equations of motion&lt;/a&gt; for such systems are:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;munderover&gt;&lt;mo&gt;∑&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;N&lt;/mi&gt;&lt;/munderover&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\bfM(\bfq) \qdd + \qd^\top \bfC(\bfq) \qd = \bfS^\top \bftau +
\bftau_g(\bfq) + \sum_{i=1}^N \bfJ_{i}^\top \bff_i,&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11424em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.25em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1703em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9203em;"&gt;&lt;span style="top:-3.1342em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.06979em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0084em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.05382em;"&gt;S&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9251em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0361em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" 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style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.106em;vertical-align:-1.2777em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8283em;"&gt;&lt;span style="top:-1.8723em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel mtight"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop op-symbol large-op"&gt;∑&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.3em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.10903em;"&gt;N&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2777em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9251em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2175em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="script"&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfq \in \mathcal{C}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathcal" style="margin-right:0.05834em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; belongs to the &lt;em&gt;configuration space&lt;/em&gt; of the
robot, and includes both actuated and unactuated coordinates. Actuated
coordinates are typically joint angles that are directly controlled by motors.
Unactuated coordinates are, for mobile robots, the six degrees of freedom for
the position and orientation of the &lt;em&gt;floating base&lt;/em&gt; (a frame attached to any of
the robot's bodies) with respect to the inertial frame. The configuration
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfq&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6389em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is typically represented by a high-dimensional vector. In these
equations, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfJ_{i}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the Jacobian of the &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

i^{\mathrm{th}}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathrm mtight"&gt;th&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
contact constraint &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\bfJ_i(\bfq) \bfv = 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bff_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9386em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2175em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the
corresponding force (for a point contact) or wrench (for a surface contact)
applied by the environment onto the robot at the corresponding contact frame.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="centroidal-dynamics"&gt;
&lt;h3&gt;Centroidal dynamics&lt;a class="headerlink" href="#centroidal-dynamics" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The first working assumption (Assumption 1) shared by point mass models is
to assume that the robot has sufficiently powerful actuators so that the joint
torques $bftau$ can take any value to realize the actuated part of the
equations of motion above. What remains are the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/newton-euler-equations.html"&gt;Newton-Euler equations&lt;/a&gt; that correspond to the six unactuated
coordinates of the floating base:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;L&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{bmatrix} m \bfpdd_G \\ \dot{\bfL}_G \end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix} \bff \\ \bftau_G \end{bmatrix}
+
\begin{bmatrix} m \bfg \\ \boldsymbol{0} \end{bmatrix}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.483em;vertical-align:-0.9915em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4915em;"&gt;&lt;span style="top:-3.6515em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.25em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3685em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;L&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9915em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4em;vertical-align:-0.95em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4em;vertical-align:-0.95em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;On the left-hand side: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\bfp_G&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6886em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the position of the center of
mass (CoM) and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;L&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bfL_G&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;L&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the net angular momentum around the CoM,
while on the right-hand side: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\bff&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the resultant of contact forces,
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bftau_G&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the moment of contact forces around the CoM, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

m&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is
the robot mass and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfg&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6389em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the gravity vector. This model is called
&lt;em&gt;centroidal dynamics&lt;/em&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="zero-angular-momentum"&gt;
&lt;h3&gt;Zero angular momentum&lt;a class="headerlink" href="#zero-angular-momentum" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The second assumption (Assumption 2), also shared by point mass models, is that
there is no angular momentum around the center of mass: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;L&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\dot{\bfL}_G =
\boldsymbol{0}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.073em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;L&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. With this assumption, the moment of contact forces around the
CoM also vanishes: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bftau_G = \boldsymbol{0}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. This is the same
assumption made in the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/linear-inverted-pendulum-model.html"&gt;linear inverted pendulum model&lt;/a&gt; (LIP), and it is why
early humanoid robots &lt;a class="reference external" href="https://youtu.be/d2BUO4HEhvM?t=172"&gt;walked with locked arms&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Where the variable-height inverted pendulum (VHIP) departs from the LIP is that
we do &lt;em&gt;not&lt;/em&gt; assume a constant center-of-mass height (Assumption 3 of the linear
inverted pendulum model). In the LIP, forcing the CoM to move on a horizontal
plane results in linear dynamics, which makes further computations easier. In
the VHIP, the CoM is free to move vertically, resulting in a nonlinear but more
expressive model.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="equations-of-motion-1"&gt;
&lt;h2&gt;Equations of motion&lt;a class="headerlink" href="#equations-of-motion-1" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Let us consider the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/zero-tilting-moment-point.html"&gt;zero-tilting moment point (ZMP)&lt;/a&gt; &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;Z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

Z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;Z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of the contact wrench,
defined as the point on the ground where the moment of contact forces is
vertical. Since &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bftau_G = \boldsymbol{0}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (Assumption 2), the contact
wrench is fully characterized by its resultant &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bff&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and the position
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;Z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfp_Z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6886em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;Z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of the ZMP. The resultant force can thus be written as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;Z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bff = m \lambda (\bfp_G - \bfp_Z)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;mλ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;Z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\bfy{\boldsymbol{y}}
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\def\zd{\dot{z}}

\lambda &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is a free quantity with SI unit
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\mathrm{s}^{-2}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, which we can interpret as a stiffness coefficient
(normalized by mass). Substituting into Newton's equation &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bfi{\boldsymbol{i}}
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\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bff = m
(\bfpdd_G - \bfg)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.25em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, we obtain the equation of motion of the VHIP:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;Z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfpdd_G = \lambda (\bfp_G - \bfp_Z) + \bfg&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9254em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.25em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;Z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6389em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This equation has two control inputs: the ZMP position &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;Z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfp_Z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6886em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;Z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, which
must lie inside the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/zmp-support-area.html"&gt;ZMP support area&lt;/a&gt; &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="script"&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\mathcal{S}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathcal" style="margin-right:0.075em;"&gt;S&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, and the
normalized leg stiffness &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\lambda&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, which must be positive by contact
unilaterality (the robot can push on the ground, but not pull). In practice,
actuation limits further restrict &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\lambda&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to an interval
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;min&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;max&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

[\lambda_{\min}, \lambda_{\max}]&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3175em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mop mtight"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mop mtight"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; that depends on the robot's joint
torque capabilities and instantaneous configuration.&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Humanoid robot walking with the variable-height inverted pendulum model" class="center max-height-450px" src="https://scaron.info/figures/vhip.png" /&gt;
&lt;p&gt;In this model, the robot is seen as a point mass concentrated at &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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G&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;,
resting on a massless leg of &lt;em&gt;variable length&lt;/em&gt; in contact with the ground at
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;Z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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Z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;Z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. The stiffness &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\xd{\dot{x}}
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\lambda&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; controls how hard the robot pushes
along this leg, with a larger &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\lambda&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; corresponding to pushing harder
on the ground.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="relationship-to-the-linear-inverted-pendulum"&gt;
&lt;h3&gt;Relationship to the linear inverted pendulum&lt;a class="headerlink" href="#relationship-to-the-linear-inverted-pendulum" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;When the CoM is constrained to a constant height &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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h&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; above the ground,
the vertical component of the equation of motion forces &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\ddot{z}_G =
0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8179em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1944em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, which implies &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

\lambda = g / h&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. The stiffness becomes a constant,
and the VHIP equation reduces to:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;Z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfpdd_G = \omega^2 (\bfp_G - \bfp_Z)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9254em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.25em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1141em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;Z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\omega^2 = g / h&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the natural frequency of the linear inverted
pendulum. The latter is thus a special case of the VHIP where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\lambda&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
is fixed to &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\omega^2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and only the ZMP &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;Z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfp_Z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6886em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;Z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; remains as control
input. This natural frequency also gives us a reference against which we can
define formally what it means for &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

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ground: when &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

\lambda &amp;gt; \omega^2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, the leg pushes hard enough on its
contact to raise the CoM height; when &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\zd{\dot{z}}

\lambda = \omega^2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, the CoM
height stays constant; and finally, when &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\zd{\dot{z}}

\lambda &amp;lt; \omega^2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, the CoM
drops down.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="height-variation-strategy"&gt;
&lt;h2&gt;Height-variation strategy&lt;a class="headerlink" href="#height-variation-strategy" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;In the LIP model, the only mechanism available to the robot for balance
recovery is to move its ZMP within the support area. This is known as the
&lt;em&gt;ankle strategy&lt;/em&gt; as, for a humanoid standing on flat ground, ZMP adjustments
are mostly realized by ankle torques. The VHIP opens up a second mechanism:
varying the leg stiffness &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

\lambda&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, which physically corresponds to
pushing harder or softer on the ground.&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Humanoid robot recovering from pushes of increasing magnitude with the ankle then height-variation strategies" class="center max-height-450px" src="https://scaron.info/figures/push-recovery-strategies.png" /&gt;
&lt;p&gt;&lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/HUMANOIDS.2016.7803247"&gt;Koolen et al. (2016)&lt;/a&gt;
studied this height-variation strategy in detail for a two-dimensional
variable-height inverted pendulum with a point foot. They showed that the set
of states from which balance can be achieved is strictly larger with the VHIP
than with the LIP. In particular, when the ankle strategy is exhausted, that is
when the ZMP has been pushed to the edge of the support area and cannot move
further, the robot can still increase &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
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\lambda&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to push harder on the
ground, raising its center of mass and generating additional horizontal
deceleration. The two strategies complement each other: the ankle strategy can
be used first as it is cheaper and effective, and the height-variation strategy
can kick in when the ZMP saturates its bounds.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;The height-variation strategy is however a &lt;em&gt;finite resource&lt;/em&gt;. Pushing harder on
the ground raises the center of mass, and the robot can only raise its CoM so
far before hitting kinematic joint limits (legs fully extended) or joint torque
limits. The sequence above depicts this for an HRP-4 humanoid robot pushed from
behind: the robot raises its center of mass to recover from a strong push, but
this motion is limited by a maximum height &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;max&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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h_{\max}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mop mtight"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; beyond which the
legs cannot extend further. If the push exceeds what both strategies can
absorb, the robot must resort to other mechanisms such as stepping.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The study of the variable-height inverted pendulum model has connections to
several lines of research. &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/ROBOT.2007.364196"&gt;Pratt and Drakunov (2007)&lt;/a&gt; derived a conserved &amp;quot;orbital
energy&amp;quot; for the inverted pendulum in the sagittal plane, a result that can be
interpreted as an early two-dimensional formulation of the capturability of the
variable-height model. &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/HUMANOIDS.2015.7363461"&gt;Ramos and Hauser (2015)&lt;/a&gt; further observed that the
capture point becomes a function of the center-of-mass path when height varies,
and proposed a single-shooting method to compute two-dimensional capture
trajectories. &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/HUMANOIDS.2016.7803247"&gt;Koolen et al. (2016)&lt;/a&gt; later provided a full
analysis of 2D balance control with the VHIP, deriving the region of attraction
of their control law and showing that it matches the necessary conditions for
balance under unilateral contact.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Extending 2D balance to 3D walking with the VHIP, &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/publications/tro-2019.html"&gt;this study&lt;/a&gt; derived necessary and sufficient
conditions for the capturability of the VHIP and developed a walking pattern
generator for rough terrain based on these conditions. Linear feedback control
of the VHIP was later proposed in an &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/publications/icra-2020.html"&gt;extension including a four-dimensional
divergent component of motion&lt;/a&gt; that
was tested on a real HRP-4 humanoid robot. The feedback controller was also
tested while walking over even terrains, with no noticeable improvement
compared to a LIP variant as the ankle strategy realizes most of the control
authority on this task.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Time-varying divergent components of motion related to the VHIP were explored
by &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/HUMANOIDS.2014.7041371"&gt;Hopkins et al. (2014)&lt;/a&gt;
for locomotion on uneven terrain, while the three-dimensional divergent
component of motion (3D DCM) and the enhanced centroidal moment pivot (eCMP)
were introduced by &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/TRO.2015.2405592"&gt;Englsberger et al. (2015)&lt;/a&gt; as an alternative parameterization
that maintains linear dynamics at the cost of nonlinear feasibility
constraints. The latter are typically used to derive reference motions with
piecewise-constant ZMPs fixed in foot contact areas, which will switch to the
stepping strategy without leveraging the height-variation strategy.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Robotics"/><category term="Locomotion"/><category term="Models"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Open-Source Robotics in Practice: Lessons from Upkie Wheeled Bipeds</title><link href="https://scaron.info/talks/fosdem-2026.html" rel="alternate"/><published>2026-01-31T00:00:00+01:00</published><updated>2026-01-31T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2026-01-31:/talks/fosdem-2026.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at &lt;a class="reference external" href="https://fosdem.org/2026/"&gt;FOSDEM 2026&lt;/a&gt; in the &lt;a class="reference external" href="https://fosdem.org/2026/schedule/track/robotics-and-simulation/"&gt;Robotics and Simulation&lt;/a&gt; developer room on 31 January 2026.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;In &lt;a class="reference external" href="https://fosdem.org/2026/schedule/event/8PUMMD-open-source-robotics-practice-upkie-wheeled-bipeds/"&gt;this talk&lt;/a&gt;, we will discuss the open hardware and open-source software available today for creating open-source robots, taking the Upkie wheeled bipeds as our working example.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;On the software side, we will …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at &lt;a class="reference external" href="https://fosdem.org/2026/"&gt;FOSDEM 2026&lt;/a&gt; in the &lt;a class="reference external" href="https://fosdem.org/2026/schedule/track/robotics-and-simulation/"&gt;Robotics and Simulation&lt;/a&gt; developer room on 31 January 2026.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;In &lt;a class="reference external" href="https://fosdem.org/2026/schedule/event/8PUMMD-open-source-robotics-practice-upkie-wheeled-bipeds/"&gt;this talk&lt;/a&gt;, we will discuss the open hardware and open-source software available today for creating open-source robots, taking the Upkie wheeled bipeds as our working example.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;On the software side, we will go through the core robotics libraries used by the robots: Gymnasium, moteus, and PyBullet, as well as libraries for developing robot behaviors, such as Stable-Baselines3 for reinforcement learning and qpmpc for model predictive control. We will compare model-based and AI-driven approaches to implement new behaviors on Upkies, discussing what has worked and not worked so far, as well as future plans for the project like integrating vision for perceptive locomotion.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;On the hardware side, we will describe how Upkies use mjbots actuators and PCB cards, which are fully open source (down to motor-driver firmware and KiCad electronics files!). Upkies can be built from off-the-shelf components for around $3,000, making experimentation with bipedal robots more accessible to hobbyists and educators. We will finally conclude by releasing version 2 of the robot hardware with an on-stage demonstration.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="video"&gt;
&lt;h2&gt;Video&lt;a class="headerlink" href="#video" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="youtube youtube-16x9"&gt;&lt;iframe src="https://www.youtube.com/embed/5td7UcIfnS0" allowfullscreen seamless frameBorder="0"&gt;&lt;/iframe&gt;&lt;/div&gt;&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/fosdem-2026.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="youtube" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/youtube.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.youtube.com/watch?v=5td7UcIfnS0"&gt;Presentation&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="hackaday" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/hackaday.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://hackaday.io/project/185729-upkie-wheeled-biped-robots"&gt;Project page&lt;/a&gt; on Hackaday.io&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="freecad" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/freecad.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/upkie/upkie_parts"&gt;Robot hardware&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/upkie/upkie/"&gt;Robot software&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="video" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/video.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://ftp.belnet.be/mirror/FOSDEM/video/2026/ub2147/8PUMMD-open-source-robotics-practice-upkie-wheeled-bipeds.av1.webm"&gt;Video recording&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Talks"/><category term="Talks"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Kinematics and rigid transformations</title><link href="https://scaron.info/teaching/kinematics-rigid-transformations.html" rel="alternate"/><published>2025-10-16T00:00:00+02:00</published><updated>2025-10-16T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2025-10-16:/teaching/kinematics-rigid-transformations.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://sites.google.com/view/silvere-bonnabel/"&gt;Silvère Bonnabel&lt;/a&gt; and &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;. Fall 2025 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Robotics is about producing motion. In this lecture, we dive into the mathematical representation of robots as articulated systems of rigid bodies, and define formally what motion means. We start by defining the concepts of translation, rotation …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://sites.google.com/view/silvere-bonnabel/"&gt;Silvère Bonnabel&lt;/a&gt; and &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;. Fall 2025 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Robotics is about producing motion. In this lecture, we dive into the mathematical representation of robots as articulated systems of rigid bodies, and define formally what motion means. We start by defining the concepts of translation, rotation, rigid transformation and velocities in 2D, where these operations naturally define the groups SO(2) and SE(2). From there, we move to 3D with the groups SO(3) and SE(3), equipping ourselves with rotation matrices, quaternions, exponential and logarithm maps. These groups give us a principled language to define forward kinematics, how a robot moves in the world given its joint angular motions, and inverse kinematics, the inverse problem of figuring out a robot motion that achieves some targets in the world. As a bonus, for those interested in digging deeper, we show how these Lie-group tools extend beyond single-frame geometry to higher-dimensional groups that couple frames, body velocities, and sensor biases, revealing hidden linear structure in major problems that appear nonlinear at first sight.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
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&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/kinematics-rigid-transformations.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="references"&gt;
&lt;h2&gt;References&lt;a class="headerlink" href="#references" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
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&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="book" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/book.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="http://www.cds.caltech.edu/~murray/mlswiki"&gt;A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation&lt;/a&gt;. Richard M. Murray, Zexiang Li, S. Shankar Sastry. CRC Press, 1994.&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.astro.rug.nl/software/kapteyn/_downloads/fd5693488984818bb79c2eedad397482/attitude.pdf"&gt;Representing attitude: Euler angles, unit quaternions, and rotation vectors&lt;/a&gt;. James Diebel. Stanford University, 2006.&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="lectures"&gt;
&lt;h2&gt;Lectures&lt;a class="headerlink" href="#lectures" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This lecture was given in the following courses:&lt;/p&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;Fall 2025 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/cours/robotics/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Teaching"/><category term="Teaching"/><category term="Lectures"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Robotics - Master MVA - Fall 2025</title><link href="https://scaron.info/teaching/mva-2025.html" rel="alternate"/><published>2025-10-09T00:00:00+02:00</published><updated>2025-10-09T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2025-10-09:/teaching/mva-2025.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://sites.google.com/view/silvere-bonnabel/"&gt;Silvère Bonnabel&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://www.ajaysathya.com/"&gt;Ajay Sathya&lt;/a&gt; and &lt;strong&gt;Pierre-Brice Wieber&lt;/strong&gt;. Fall 2025 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A large part of the recent progress in robotics has sided with advances in machine learning, optimization and computer vision. The objective of this course is to introduce the general conceptual …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://sites.google.com/view/silvere-bonnabel/"&gt;Silvère Bonnabel&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://www.ajaysathya.com/"&gt;Ajay Sathya&lt;/a&gt; and &lt;strong&gt;Pierre-Brice Wieber&lt;/strong&gt;. Fall 2025 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A large part of the recent progress in robotics has sided with advances in machine learning, optimization and computer vision. The objective of this course is to introduce the general conceptual tools behind these advances and show how they have enabled robots to perceive the world and perform tasks ranging, beyond factory automation, to highly-dynamic saltos or mountain hikes. The course covers modeling and simulation of robotic systems, motion planning, inverse problems for motion control, optimal control, and reinforcement learning. It also includes practical exercises with state-of-the-art robotics libraries, and a broader reflection on our responsibilities when it comes to doing research and innovation in robotics.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/AjSat/2025_MVA_Robotics_Exercises"&gt;Assignments&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics-mva/"&gt;Course page&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Lecture: &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/teaching/reinforcement-learning-legged-robots.html"&gt;Reinforcement learning for legged robots&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Teaching"/><category term="Teaching"/><category term="Courses"/><category term="Robotics"/><category term="Master MVA"/></entry><entry><title>Inductive biases in robot learning for contact detection and collision avoidance</title><link href="https://scaron.info/talks/handai-2025.html" rel="alternate"/><published>2025-10-06T00:00:00+02:00</published><updated>2025-10-06T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2025-10-06:/talks/handai-2025.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the &lt;a class="reference external" href="https://www.roboticmanipulation.org/english/"&gt;Harada Lab&lt;/a&gt;, The University of Osaka, on 6 October 2025, and at &lt;a class="reference external" href="https://www.laas.fr/en/"&gt;LAAS-CNRS&lt;/a&gt; on 24 October 2025.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The terms &amp;quot;model-free&amp;quot; and &amp;quot;model-based&amp;quot; can blur communication between robotics and machine learning communities. For example, &amp;quot;model-free&amp;quot; reinforcement learning trains motion policies in simulation—yet the simulator itself …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the &lt;a class="reference external" href="https://www.roboticmanipulation.org/english/"&gt;Harada Lab&lt;/a&gt;, The University of Osaka, on 6 October 2025, and at &lt;a class="reference external" href="https://www.laas.fr/en/"&gt;LAAS-CNRS&lt;/a&gt; on 24 October 2025.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The terms &amp;quot;model-free&amp;quot; and &amp;quot;model-based&amp;quot; can blur communication between robotics and machine learning communities. For example, &amp;quot;model-free&amp;quot; reinforcement learning trains motion policies in simulation—yet the simulator itself embodies a model. Similarly, in computer vision and natural language processing, models haven't disappeared but evolved into inductive biases: convolutional neural networks and transformers remain foundational architectures in their respective domains. This talk examines how robotics knowledge can be formalized as inductive biases for robot learning, focusing on state estimation and predictive control. We present two case studies—contact detection and obstacle avoidance—showing how combining robotics principles with real-world data creates inductive biases that accelerate training and enable reliable deployment on physical systems.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/handai-2025.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Talks"/><category term="Talks"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Planification de mouvement en robotique et en animation graphique - Fall 2025</title><link href="https://scaron.info/teaching/ens-2025.html" rel="alternate"/><published>2025-10-01T00:00:00+02:00</published><updated>2025-10-01T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2025-10-01:/teaching/ens-2025.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt; and &lt;a class="reference external" href="https://ymontmarin.github.io/"&gt;Yann de Mont-Marin&lt;/a&gt;. Fall 2025 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="resume"&gt;
&lt;h2&gt;Résumé&lt;a class="headerlink" href="#resume" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;La planification de mouvement s’intéresse au calcul automatique de chemins sans collision pour un système mécanique (robot mobile, bras manipulateur, personnage animé...) évoluant dans un environnement encombré d’obstacles. Les méthodes consistent …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt; and &lt;a class="reference external" href="https://ymontmarin.github.io/"&gt;Yann de Mont-Marin&lt;/a&gt;. Fall 2025 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="resume"&gt;
&lt;h2&gt;Résumé&lt;a class="headerlink" href="#resume" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;La planification de mouvement s’intéresse au calcul automatique de chemins sans collision pour un système mécanique (robot mobile, bras manipulateur, personnage animé...) évoluant dans un environnement encombré d’obstacles. Les méthodes consistent à explorer l’espace des configurations du système : une configuration regroupe l’ensemble des paramètres permettant de localiser le système dans son environnement. Aux obstacles de l’environnement correspondent des domaines à éviter dans l’espace des configurations. La planification de mouvement pour le système mécanique se trouve ainsi ramenée au problème de la planification de mouvement d’un point dans une variété non simplement connexe.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="diapositives"&gt;
&lt;h2&gt;Diapositives&lt;a class="headerlink" href="#diapositives" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
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&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Lecture: &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/teaching/modeling-control-locomotion.html"&gt;Modeling and control of legged locomotion&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Lecture: &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/teaching/reinforcement-learning-legged-robots.html"&gt;Reinforcement learning for legged robots&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Teaching"/><category term="Teaching"/><category term="Courses"/><category term="Robotics"/><category term="École normale supérieure"/></entry><entry><title>An overview of open-source hardware for robot learning</title><link href="https://scaron.info/talks/corl-2025.html" rel="alternate"/><published>2025-09-27T00:00:00+02:00</published><updated>2025-09-27T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2025-09-27:/talks/corl-2025.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the &lt;a class="reference external" href="https://www.corl.org/"&gt;CoRL&lt;/a&gt; 2025 workshop on &lt;a class="reference external" href="https://open-hardware-robots.github.io/CoRL2025/"&gt;Open-Source Hardware in the Era of Robot Learning&lt;/a&gt; on 27 September 2025.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;What makes a robot &amp;quot;open source&amp;quot;? Is it the license, the build instructions, the software? In this presentation, we will recall the principles in The Open Source Definition, originally …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the &lt;a class="reference external" href="https://www.corl.org/"&gt;CoRL&lt;/a&gt; 2025 workshop on &lt;a class="reference external" href="https://open-hardware-robots.github.io/CoRL2025/"&gt;Open-Source Hardware in the Era of Robot Learning&lt;/a&gt; on 27 September 2025.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;What makes a robot &amp;quot;open source&amp;quot;? Is it the license, the build instructions, the software? In this presentation, we will recall the principles in The Open Source Definition, originally written for software, and examine how it translates to open source robots and their associated datasets. We will take a look at different open-source and open-hardware robots that have been contributed by individuals, research labs and companies, highlighting their practices and impact on the scientific community. This will lead us to a collective inquiry: should scientists create open hardware for robot learning? And if so, for what intended purposes and benefits?&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/corl-2025.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.youtube.com/live/ZVPIJzF1df4"&gt;Recording of the workshop&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Talks"/><category term="Talks"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Collision avoidance from monocular vision trained with novel view synthesis</title><link href="https://scaron.info/publications/collision-avoidance-2025.html" rel="alternate"/><published>2025-04-08T00:00:00+02:00</published><updated>2025-04-08T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2025-04-08:/publications/collision-avoidance-2025.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Valentin Tordjman--Levavasseur&lt;/strong&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;. In submission. April 2025.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Collision avoidance can be checked in explicit environment models such as elevation maps or occupancy grids, yet integrating such models with a locomotion policy requires accurate state estimation. In this work, we consider the question of collision avoidance from an implicit …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Valentin Tordjman--Levavasseur&lt;/strong&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;. In submission. April 2025.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Collision avoidance can be checked in explicit environment models such as elevation maps or occupancy grids, yet integrating such models with a locomotion policy requires accurate state estimation. In this work, we consider the question of collision avoidance from an implicit environment model. We use monocular RGB images as inputs and train a collisionavoidance policy from photorealistic images generated by 2D Gaussian splatting. We evaluate the resulting pipeline in realworld experiments under velocity commands that bring the robot on an intercept course with obstacles. Our results suggest that RGB images can be enough to make collision-avoidance decisions, both in the room where training data was collected and in out-of-distribution environments.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://hal.science/hal-05005146/document"&gt;Paper&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/Tordjx/Collision-avoidance-2DGS"&gt;Source code&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="youtube" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/youtube.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Video&lt;/td&gt;
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&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="bibtex"&gt;
&lt;h2&gt;BibTeX&lt;a class="headerlink" href="#bibtex" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;@unpublished&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="nl"&gt;tordjmanlevavasseur:hal-05005146&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;    &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;title&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{{Collision avoidance from monocular vision trained with novel view synthesis}}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;    &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;author&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{Tordjman{-}{-}Levavasseur, Valentin and Caron, St{\&amp;#39;e}phane}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;    &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;url&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{https://hal.science/hal-05005146}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;    &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;note&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{working paper or preprint}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;    &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;year&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{2025}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;    &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;month&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nv"&gt;Mar&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;
&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Publications"/><category term="Recent works"/><category term="Robotics"/><category term="Perception"/><category term="Working papers"/></entry><entry><title>From spatial to body acceleration</title><link href="https://scaron.info/robotics/from-spatial-to-body-acceleration.html" rel="alternate"/><published>2025-02-20T00:00:00+01:00</published><updated>2025-02-20T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2025-02-20:/robotics/from-spatial-to-body-acceleration.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;In this note, we consider the motion of a rigid body &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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W&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. We will show that the &lt;em&gt;body&lt;/em&gt; acceleration &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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in general &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo mathvariant="normal"&gt;≠&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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{}^B \bfm_{WB} \neq \bfX_{BW} {}^W \bfm_{WB}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0358em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span 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class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="inner"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="fix"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9913em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" 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style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; for an arbitrary &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="fraktur"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="fraktur"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfm \in \mathfrak{se}(3)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5782em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathfrak"&gt;se&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="proof"&gt;
&lt;h2&gt;Proof&lt;a class="headerlink" href="#proof" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;We use the same notations as the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/spatial-vector-algebra-cheat-sheet.html"&gt;spatial vector algebra cheat sheet&lt;/a&gt;, with &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfX_{AB}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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6 \times 6&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7278em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; Plücker transform matrix that maps twists from frame &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
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B&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to another frame &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

A&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. We will write twists with linear coordinates first:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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{}^A \bfxi_{AB} = \begin{bmatrix}
    {}^A \bfv_{AB} \\
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\end{bmatrix}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1355em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4027em;vertical-align:-0.9513em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4513em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.4087em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9513em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;As a warmup, recall (&lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt; from the cheat sheet) that:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfX_{BA} ({}^A \bfxi_{BA} \times) = ({}^B \bfxi_{BA} \times) \bfX_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal 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style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;From there, we can double check that:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\def\xd{\dot{x}}
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({}^A \bfxi_{AB} \times) = \bfX_{AB} ({}^B \bfxi_{BA} \times) \bfX_{BA} = (\bfX_{AB} {}^B \bfxi_{BA} \times)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Thus &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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{}^A \bfxi_{AB} = \bfX_{AB} {}^B \bfxi_{AB}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0855em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0855em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="from-twists-to-accelerations"&gt;
&lt;h3&gt;From twists to accelerations&lt;a class="headerlink" href="#from-twists-to-accelerations" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;Let us now switch to our practical example with a mobile frame &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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B&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; in the inertial frame &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

{}^W \bfxi_{WB} = \bfX_{WB} {}^B \bfxi_{WB}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1355em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1355em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Spatial acceleration is, by definition, the time derivative of spatial velocity:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
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\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

{}^W \bfa_{WB}
= {}^W \dot{\bfxi}_{WB}
= \begin{bmatrix}
    {}^W \dot{\bfv}_{WB} \\
    {}^W \dot{\bfomega}_{WB}
\end{bmatrix}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0413em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1754em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4027em;vertical-align:-0.9513em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4513em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.4087em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9513em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Derivating the above identity with respect to time, we get:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
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\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
{}^W \bfa_{WB}
&amp;amp; = \dot{\bfX}_{WB} {}^B \bfxi_{WB} + \bfX_{WB} {}^B \dot{\bfxi}_{WB} \\
&amp;amp; = \bfX_{WB} ({}^B \bfxi_{WB} \times) {}^B \bfxi_{WB} + \bfX_{WB} {}^B \dot{\bfxi}_{WB} \\
&amp;amp; = \bfzero + \bfX_{WB} {}^B \dot{\bfxi}_{WB} \\
&amp;amp; = \bfX_{WB} {}^B \bfa_{WB}
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:6.3252em;vertical-align:-2.9126em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.4126em;"&gt;&lt;span style="top:-5.4813em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.89em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.2987em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.7474em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.9126em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.4126em;"&gt;&lt;span style="top:-5.4813em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.89em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.2987em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.7474em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.9126em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Note how the first term cancel out because of the cross product between &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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{}^B \bfxi_{WB}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0855em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and itself, the former from the time derivative &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\dot{\bfX}_{WB}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.073em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and the latter because the twist we are time-derivating is also &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This note is a way to hone our &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/screw-theory.html"&gt;screw theory&lt;/a&gt;  on a practical use case. You can also check out &lt;a class="reference external" href="https://royfeatherstone.org/teaching/"&gt;Roy's Teaching Materials&lt;/a&gt; by Roy Featherstone, or the &lt;a class="reference external" href="https://jan.carius.io/research/2018/03/29/spatial-velocities.html"&gt;Research Notes on Spatial Velocities&lt;/a&gt; by Jan Carius.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Robotics"/><category term="Kinematics"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Modeling and control of legged locomotion</title><link href="https://scaron.info/teaching/modeling-control-locomotion.html" rel="alternate"/><published>2024-12-04T00:00:00+01:00</published><updated>2024-12-04T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2024-12-04:/teaching/modeling-control-locomotion.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;. Fall class at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The objective of this lecture is to understand the physics of balancing and how we can leverage them to design locomotion controllers.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/modeling-control-locomotion.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="simulation"&gt;
&lt;h2&gt;Simulation&lt;a class="headerlink" href="#simulation" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;img alt="Visualization of the LIPM walking controller on the HRP-4 humanoid robot" class="noborder float-right margin-top-1em" src="https://scaron.info/images/lipm-walking-sim-stairs.png" style="width: 300px;" /&gt;
&lt;p&gt;On Linux, formerly we could run the humanoid &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller"&gt;walking controller&lt;/a&gt; in a simulator with the …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;. Fall class at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The objective of this lecture is to understand the physics of balancing and how we can leverage them to design locomotion controllers.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/modeling-control-locomotion.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="simulation"&gt;
&lt;h2&gt;Simulation&lt;a class="headerlink" href="#simulation" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;img alt="Visualization of the LIPM walking controller on the HRP-4 humanoid robot" class="noborder float-right margin-top-1em" src="https://scaron.info/images/lipm-walking-sim-stairs.png" style="width: 300px;" /&gt;
&lt;p&gt;On Linux, formerly we could run the humanoid &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller"&gt;walking controller&lt;/a&gt; in a simulator with the following command. It is the software that run in the real-robot experiments at the Airbus Saint-Nazaire factory in February 2019.&lt;/p&gt;
&lt;pre class="code bash literal-block"&gt;
$&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;xhost&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;+&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="c1"&gt;# for X11 forwarding
&lt;/span&gt;$&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;docker&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;run&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;-it&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;--rm&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;--user&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;ayumi&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;-e&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nv"&gt;DISPLAY&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="si"&gt;${&lt;/span&gt;&lt;span class="nv"&gt;DISPLAY&lt;/span&gt;&lt;span class="si"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="se"&gt;\
&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;    &lt;/span&gt;-v&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;/tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix:rw&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="se"&gt;\
&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;    &lt;/span&gt;stephanecaron/lipm_walking_controller&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="se"&gt;\
&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;    &lt;/span&gt;lipm_walking&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;--staircase
&lt;/pre&gt;
&lt;p&gt;&lt;strong&gt;Update:&lt;/strong&gt; Unfortunately the Docker Hub took down the image some time in 2025. Feel free to reach out if you are interested in running the image locally on your machine.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="references"&gt;
&lt;h2&gt;References&lt;a class="headerlink" href="#references" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="section" id="modeling"&gt;
&lt;h3&gt;Modeling&lt;a class="headerlink" href="#modeling" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.cs.cmu.edu/~cga/legs/sardain-bessonnet.pdf"&gt;Forces Acting on a Biped Robot. Center of Pressure—Zero Moment Point&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/pdf/1501.04719.pdf"&gt;Stability of Surface Contacts for Humanoid Robots: Closed-Form Formulae of the Contact Wrench Cone for Rectangular Support Areas&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.cs.cmu.edu/~hgeyer/Teaching/R16-899B/Papers/KajiitaEA01IEEE_ICIRS.pdf"&gt;The 3D Linear Inverted Pendulum Mode: A simple modeling for a biped walking pattern generation&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/pdf/1510.03232.pdf"&gt;ZMP support areas for multi-contact mobility under frictional constraints&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="model-predictive-control"&gt;
&lt;h3&gt;Model predictive control&lt;a class="headerlink" href="#model-predictive-control" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://hdl.handle.net/1721.1/138000"&gt;Dynamic Locomotion in the MIT Cheetah 3 Through Convex Model-Predictive Control&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://hal-lirmm.ccsd.cnrs.fr/lirmm-01256511/file/icra.pdf"&gt;Model preview control in multi-contact motion-application to a humanoid robot&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://inria.hal.science/inria-00390462/document"&gt;Trajectory Free Linear Model Predictive Control for Stable Walking in the Presence of Strong Perturbations&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="balance-control"&gt;
&lt;h3&gt;Balance control&lt;a class="headerlink" href="#balance-control" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
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&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://users.dimi.uniud.it/~antonio.dangelo/Robotica/2019/helper/bipedWalking_StabilizationLIP.pdf"&gt;Biped Walking Stabilization Based on Linear Inverted Pendulum Tracking&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/pdf/1809.07073.pdf"&gt;Stair Climbing Stabilization of the HRP-4 Humanoid Robot using Whole-body Admittance Control&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="lectures"&gt;
&lt;h2&gt;Lectures&lt;a class="headerlink" href="#lectures" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This lecture was given in the following courses:&lt;/p&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;Fall 2025 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Fall 2024 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Fall 2024 class (snapshot) at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/cours/robotics/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Fall 2023 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Teaching"/><category term="Teaching"/><category term="Lectures"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Reinforcement learning for legged robots</title><link href="https://scaron.info/teaching/reinforcement-learning-legged-robots.html" rel="alternate"/><published>2024-10-16T00:00:00+02:00</published><updated>2024-10-16T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2024-10-16:/teaching/reinforcement-learning-legged-robots.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;. Fall class at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/cours/robotics/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt; and &lt;a class="reference external" href="https://www.minesparis.psl.eu/"&gt;Mines de Paris&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This is a crash course on applying reinforcement learning to train policies that balance real legged robots. We first review the necessary basics: partially-observable Markov decision processes, value functions, the goal of reinforcement learning. We …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;. Fall class at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/cours/robotics/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt; and &lt;a class="reference external" href="https://www.minesparis.psl.eu/"&gt;Mines de Paris&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This is a crash course on applying reinforcement learning to train policies that balance real legged robots. We first review the necessary basics: partially-observable Markov decision processes, value functions, the goal of reinforcement learning. We then focus on policy optimization: REINFORCE, policy gradient and proximal policy optimization (PPO). We finally focus on techniques to train real-robot policies from simulation data: domain randomization, simulation augmentation, teacher-student distillation, reward shaping, ...&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
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&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/reinforcement-learning-legged-robots.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/rl-for-legged-robots/"&gt;Slides source&lt;/a&gt; (CC-BY-4.0 license)&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="example"&gt;
&lt;h2&gt;Example&lt;a class="headerlink" href="#example" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;img alt="Upkie robot balancing in simulation and in the real world" class="noborder float-right margin-top-1em" src="https://scaron.info/images/upkie-sim-real.png" style="width: 300px;" /&gt;
&lt;p&gt;On Linux, you can run train and run the open source &lt;a class="reference external" href="https://github.com/upkie/ppo_balancer"&gt;PPO balancer&lt;/a&gt; for Upkie wheeled bipeds:&lt;/p&gt;
&lt;pre class="code bash literal-block"&gt;
$&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;git&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;clone&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;https://github.com/upkie/ppo_balancer.git&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;$&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;cd&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;ppo_balancer&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;$&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;conda&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;create&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;-f&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;environment.yaml&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;$&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;conda&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;activate&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;ppo_balancer&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;$&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;make&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;show_training
&lt;/pre&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="references"&gt;
&lt;h2&gt;References&lt;a class="headerlink" href="#references" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
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&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://spinningup.openai.com"&gt;Spinning Up in Deep Reinforcement Learning&lt;/a&gt; ⭐&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://lilianweng.github.io/lil-log/assets/papers/learning-dexterity.pdf"&gt;Learning Dexterous In-Hand Manipulation&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/pdf/1901.08652.pdf"&gt;Learning Agile and Dynamic Motor Skills for Legged Robots&lt;/a&gt; ⭐&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://leggedrobotics.github.io/rl-blindloco/assets/paper/2020_science_robotics_lee_locomotion.pdf"&gt;Learning quadrupedal locomotion over challenging terrain&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/pdf/1707.06347.pdf"&gt;Proximal policy optimization algorithms&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="lectures"&gt;
&lt;h2&gt;Lectures&lt;a class="headerlink" href="#lectures" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This lecture was given in the following courses:&lt;/p&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;Fall 2025 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/cours/robotics/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Fall 2025 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.minesparis.psl.eu/"&gt;Mines de Paris&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Fall 2025 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Fall 2024 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/cours/robotics/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Fall 2024 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.minesparis.psl.eu/"&gt;Mines de Paris&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Fall 2024 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Fall 2023 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/cours/robotics/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Fall 2023 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.minesparis.psl.eu/"&gt;Mines de Paris&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Fall 2023 class at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Teaching"/><category term="Teaching"/><category term="Lectures"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Robotics - Master MVA - Fall 2024</title><link href="https://scaron.info/teaching/mva-2024.html" rel="alternate"/><published>2024-10-03T00:00:00+02:00</published><updated>2024-10-03T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2024-10-03:/teaching/mva-2024.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://sites.google.com/view/silvere-bonnabel/"&gt;Silvère Bonnabel&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://www.ajaysathya.com/"&gt;Ajay Sathya&lt;/a&gt; and &lt;strong&gt;Pierre-Brice Wieber&lt;/strong&gt;. Fall 2024 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A large part of the recent progress in robotics has sided with advances in machine learning, optimization and computer vision. The objective of this course is to introduce the general conceptual …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://sites.google.com/view/silvere-bonnabel/"&gt;Silvère Bonnabel&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://www.ajaysathya.com/"&gt;Ajay Sathya&lt;/a&gt; and &lt;strong&gt;Pierre-Brice Wieber&lt;/strong&gt;. Fall 2024 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A large part of the recent progress in robotics has sided with advances in machine learning, optimization and computer vision. The objective of this course is to introduce the general conceptual tools behind these advances and show how they have enabled robots to perceive the world and perform tasks ranging, beyond factory automation, to highly-dynamic saltos or mountain hikes. The course covers modeling and simulation of robotic systems, motion planning, inverse problems for motion control, optimal control, and reinforcement learning. It also includes practical exercises with state-of-the-art robotics libraries, and a broader reflection on our responsibilities when it comes to doing research and innovation in robotics.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/AjSat/2024_mva_robotics_exercises"&gt;Assignments&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics-mva/"&gt;Course page&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Lecture: &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/teaching/reinforcement-learning-legged-robots.html"&gt;Reinforcement learning for legged robots&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Teaching"/><category term="Teaching"/><category term="Courses"/><category term="Robotics"/><category term="Master MVA"/></entry><entry><title>Planification de mouvement en robotique et en animation graphique - Fall 2024</title><link href="https://scaron.info/teaching/ens-2024.html" rel="alternate"/><published>2024-10-01T00:00:00+02:00</published><updated>2024-10-01T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2024-10-01:/teaching/ens-2024.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt; and &lt;a class="reference external" href="https://ymontmarin.github.io/"&gt;Yann de Mont-Marin&lt;/a&gt;. Fall 2024 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="resume"&gt;
&lt;h2&gt;Résumé&lt;a class="headerlink" href="#resume" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;La planification de mouvement s’intéresse au calcul automatique de chemins sans collision pour un système mécanique (robot mobile, bras manipulateur, personnage animé...) évoluant dans un environnement encombré d’obstacles. Les méthodes consistent …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt; and &lt;a class="reference external" href="https://ymontmarin.github.io/"&gt;Yann de Mont-Marin&lt;/a&gt;. Fall 2024 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="resume"&gt;
&lt;h2&gt;Résumé&lt;a class="headerlink" href="#resume" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;La planification de mouvement s’intéresse au calcul automatique de chemins sans collision pour un système mécanique (robot mobile, bras manipulateur, personnage animé...) évoluant dans un environnement encombré d’obstacles. Les méthodes consistent à explorer l’espace des configurations du système : une configuration regroupe l’ensemble des paramètres permettant de localiser le système dans son environnement. Aux obstacles de l’environnement correspondent des domaines à éviter dans l’espace des configurations. La planification de mouvement pour le système mécanique se trouve ainsi ramenée au problème de la planification de mouvement d’un point dans une variété non simplement connexe.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="diapositives"&gt;
&lt;h2&gt;Diapositives&lt;a class="headerlink" href="#diapositives" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Lecture: &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/teaching/modeling-control-locomotion.html"&gt;Modeling and control of legged locomotion&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Lecture: &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/teaching/reinforcement-learning-legged-robots.html"&gt;Reinforcement learning for legged robots&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Teaching"/><category term="Teaching"/><category term="Courses"/><category term="Robotics"/><category term="École normale supérieure"/></entry><entry><title>Between model-based and visuo-motor motion control</title><link href="https://scaron.info/talks/hdr-2024.html" rel="alternate"/><published>2024-09-18T00:00:00+02:00</published><updated>2024-09-18T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2024-09-18:/talks/hdr-2024.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given for my &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Habilitation"&gt;Habilitation à diriger des recherches&lt;/a&gt; on 18 September 2024.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="habilitation-committee"&gt;
&lt;h2&gt;Habilitation committee&lt;a class="headerlink" href="#habilitation-committee" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://team.inria.fr/rainbow/fr/team/francois-chaumette/"&gt;François Chaumette&lt;/a&gt;, Senior Scientist at Inria (president)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://members.loria.fr/SIvaldi/"&gt;Serena Ivaldi&lt;/a&gt;, Senior Scientist at Inria (examiner)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scholar.google.com/citations?user=yd4xmlcAAAAJ"&gt;Abderrahmane Kheddar&lt;/a&gt;, Senior Scientist at CNRS (examiner)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.diag.uniroma1.it/lanari/"&gt;Leonardo Lanari&lt;/a&gt;, Professor at the University of Rome (examiner)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.di.ens.fr/~lelarge/"&gt;Marc Lelarge&lt;/a&gt;, Senior Scientist at …&lt;/li&gt;&lt;/ul&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given for my &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Habilitation"&gt;Habilitation à diriger des recherches&lt;/a&gt; on 18 September 2024.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="habilitation-committee"&gt;
&lt;h2&gt;Habilitation committee&lt;a class="headerlink" href="#habilitation-committee" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://team.inria.fr/rainbow/fr/team/francois-chaumette/"&gt;François Chaumette&lt;/a&gt;, Senior Scientist at Inria (president)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://members.loria.fr/SIvaldi/"&gt;Serena Ivaldi&lt;/a&gt;, Senior Scientist at Inria (examiner)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scholar.google.com/citations?user=yd4xmlcAAAAJ"&gt;Abderrahmane Kheddar&lt;/a&gt;, Senior Scientist at CNRS (examiner)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.diag.uniroma1.it/lanari/"&gt;Leonardo Lanari&lt;/a&gt;, Professor at the University of Rome (examiner)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.di.ens.fr/~lelarge/"&gt;Marc Lelarge&lt;/a&gt;, Senior Scientist at Inria (examiner)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://katjamombaur.com/"&gt;Katja Mombaur&lt;/a&gt;, Professor at KIT (examiner)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://personal.ntu.edu.sg/cuong/"&gt;Quang-Cuong Pham&lt;/a&gt;, Associate Professor at NTU (examiner)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://engineering.nyu.edu/faculty/ludovic-righetti"&gt;Ludovic Righetti&lt;/a&gt;, Associate Professor at NYU (reviewer)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scholar.google.com/citations?user=0v_-i2kAAAAJ"&gt;Philippe Soueres&lt;/a&gt;, Senior Scientist at CNRS (reviewer)&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scholar.google.com/citations?user=XWZydeMAAAAJ"&gt;Eiichi Yoshida&lt;/a&gt;, Professor at the Tokyo University of Science (reviewer)&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;In this presentation, we first discuss the notion (desired, but undefined) of &amp;quot;stability&amp;quot; for robot locomotion. After some physics reminders on the zero-moment point (ZMP) and its corresponding support area, we see how &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/publications/tro-2016.html"&gt;these concepts generalize&lt;/a&gt; to systems that make multiple contacts with their environment. Teaser: the support areas become support volumes over more general quantities, prompting our interest into polyhedral projection. We review algorithms for it, including output-sensitive contour tracking and its lazy sibling output-sensitive ray casting.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;We then turn our gaze to bipedal locomotion with a focus on big robots climbing stairs. We explore the line of ideas around &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/talks/jrl-2019.html"&gt;divergent components of motion (DCM)&lt;/a&gt; for some first viability guarantees. We then dive into a &amp;quot;space-time&amp;quot; 4D DCM that generalizes the standard one to account for rough terrains, and see how complex behaviors like choosing a balancing strategy can emerge from simple linear feedback of this 4D DCM.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;The algorithms at our disposal for optimizing locomotion trajectories having evolved significantly, the last part of the presentation shifts to visuomotor control, that is, control based on partial and ambiguous observations of an environment whose state is no longer assumed to be known. It mainly describe the axes of my current project in this direction.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/hdr-2024.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Talks"/><category term="Talks"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>A Data-driven Contact Estimation Method for Wheeled-Biped Robots</title><link href="https://scaron.info/publications/icra-2025.html" rel="alternate"/><published>2024-07-14T00:00:00+02:00</published><updated>2024-07-14T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2024-07-14:/publications/icra-2025.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Ü. Bora Gökbakan&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://duembgen.github.io/"&gt;Frederike Dümbgen&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;. ICRA 2025, Atlanta, United States of America, May 2025.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Contact estimation is a key ability for limbed robots, where making and breaking contacts has a direct impact on state estimation and balance control. Existing approaches typically rely on gate-cycle priors or designated …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Ü. Bora Gökbakan&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://duembgen.github.io/"&gt;Frederike Dümbgen&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;. ICRA 2025, Atlanta, United States of America, May 2025.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Contact estimation is a key ability for limbed robots, where making and breaking contacts has a direct impact on state estimation and balance control. Existing approaches typically rely on gate-cycle priors or designated contact sensors. We design a contact estimator that is suitable for the emerging wheeled-biped robot types that do not have these features. To this end, we propose a Bayes filter in which update steps are learned from real-robot torque measurements while prediction steps rely on inertial measurements. We evaluate this approach in extensive real-robot and simulation experiments. Our method achieves better performance while being considerably more sample efficient than a comparable deep-learning baseline.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://hal.science/hal-04726386/document"&gt;Paper&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/ubgk/contact_agent"&gt;Source code&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="youtube" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/youtube.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.youtube.com/watch?v=QemngyjAQVU"&gt;Video&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="doi" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/doi.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/ICRA55743.2025.11128254"&gt;10.1109/ICRA55743.2025.11128254&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="video-1"&gt;
&lt;h2&gt;Video&lt;a class="headerlink" href="#video-1" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="youtube youtube-16x9"&gt;&lt;iframe src="https://www.youtube.com/embed/QemngyjAQVU" allowfullscreen seamless frameBorder="0"&gt;&lt;/iframe&gt;&lt;/div&gt;&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="bibtex"&gt;
&lt;h2&gt;BibTeX&lt;a class="headerlink" href="#bibtex" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;@inproceedings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="nl"&gt;gokbakan2025icra&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;title&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{{A Data-driven Contact Estimation Method for Wheeled-Biped Robots}}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;author&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{G{\&amp;quot;o}kbakan, {\&amp;quot;U}. Bora and D{\&amp;quot;u}mbgen, Frederike and Caron, St{\&amp;#39;e}phane}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;booktitle&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{IEEE International Conference on Robotics and Automation}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;url&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{https://hal.science/hal-04726386}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;year&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{2025}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;month&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nv"&gt;may&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;
&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Publications"/><category term="Recent works"/><category term="Conference articles"/><category term="Perception"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Linear-time Differential Inverse Kinematics: an Augmented Lagrangian Perspective</title><link href="https://scaron.info/publications/rss-2024.html" rel="alternate"/><published>2024-07-14T00:00:00+02:00</published><updated>2024-07-14T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2024-07-14:/publications/rss-2024.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://bwingo47.github.io"&gt;Bruce Wingo&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://www.ajaysathya.com/"&gt;Ajay Sathya&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://faculty.cc.gatech.edu/~seth/"&gt;Seth Hutchinson&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt;. RSS 2024, Delft, Italy, July 2024.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Differential inverse kinematics is a core robotics problem whose
state-of-the-art solutions are currently based on quadratic programming. In
this paper, we revisit it from the perspective of augmented Lagrangian methods
(AL) and the …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://bwingo47.github.io"&gt;Bruce Wingo&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://www.ajaysathya.com/"&gt;Ajay Sathya&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://faculty.cc.gatech.edu/~seth/"&gt;Seth Hutchinson&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt;. RSS 2024, Delft, Italy, July 2024.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Differential inverse kinematics is a core robotics problem whose
state-of-the-art solutions are currently based on quadratic programming. In
this paper, we revisit it from the perspective of augmented Lagrangian methods
(AL) and the related alternating direction method of multipliers (ADMM). By
embracing AL techniques in the spirit of the rigid-body dynamics algorithms
proposed by Featherstone, we introduce a method that solves
equality-constrained differential IK problems with linear-time complexity.
Combined with the ADMM strategy popularized by OSQP, we handle the same class
of problems as QP-based differential IK, but scaling linearly with problem
dimensions rather than cubically. We implement our approach as C++ open-source
software and evaluate it on a benchmark of robotic-arm and humanoid-locomotion
tasks. We measure computation times 2–3× shorter than the QP-based state of the
art.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.roboticsproceedings.org/rss20/p110.pdf"&gt;Paper&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/Simple-Robotics/LoIK"&gt;Software&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="bibtex"&gt;
&lt;h2&gt;BibTeX&lt;a class="headerlink" href="#bibtex" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;@inproceedings&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="nl"&gt;wingo2024rss&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;title&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{Linear-time Differential Inverse Kinematics: an Augmented Lagrangian Perspective}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;author&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{Wingo, Bruce and Sathya, Ajay and Caron, St{\&amp;#39;e}phane and Hutchinson, Seth and Carpentier, Justin}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;booktitle&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{Robotics: Science and System}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;year&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{2024}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;month&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nv"&gt;jul&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;
&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Publications"/><category term="Recent works"/><category term="Optimization"/><category term="Conference articles"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Balancing is a low-frequency task</title><link href="https://scaron.info/blog/balancing-is-a-low-frequency-task.html" rel="alternate"/><published>2024-05-25T00:00:00+02:00</published><updated>2024-05-25T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2024-05-25:/blog/balancing-is-a-low-frequency-task.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;During the past five years, several works have strived to implement closed-loop model predictive control as fast as possible, often with balancing of a legged robot as an application example. Computation time as a metric can drive discoveries, but I don't think it makes sense to take this particular application …&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;During the past five years, several works have strived to implement closed-loop model predictive control as fast as possible, often with balancing of a legged robot as an application example. Computation time as a metric can drive discoveries, but I don't think it makes sense to take this particular application example, as balancing is a relatively low-frequency task.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="how-slow-can-we-balance"&gt;
&lt;h2&gt;How slow can we balance?&lt;a class="headerlink" href="#how-slow-can-we-balance" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Bipeds or quadrupeds can balance with a control update rate as leisurely as 5-15 Hz, at a frequency much lower than the typical 200-1000 Hz of actuator feedback control. There is both theoretical and empirical evidence of this in &lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/abs/1907.01805"&gt;(Villa et al., 2019)&lt;/a&gt; for an adult-size humanoid robot balanced by DCM feedback. It establishes that the sampling frequency for the balancing task should be at least:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msqrt&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/msqrt&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;ln&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

f &amp;gt; f_0 := \sqrt{\frac{g}{h}} \frac{1}{\ln \left(1 + \frac{1}{k-1}\right)}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.688em;vertical-align:-1.1433em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord sqrt"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5447em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-4.4em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.4em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord" style="padding-left:1em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.1076em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.5047em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.4em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="hide-tail" style="min-width:1.02em;height:2.48em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='400em' height='2.48em' viewBox='0 0 400000 2592' preserveAspectRatio='xMinYMin slice'&gt;&lt;path d='M424,2478
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h&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the height of the center of mass, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
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k&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the DCM feedback gain, and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≈&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;9.81&lt;/mn&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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g \approx 9.81~\mathrm{m}/\mathrm{s}^2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6776em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0641em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;9.81&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace nobreak"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the acceleration due to gravity. For the HRP-4 humanoid robot that was running the &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller"&gt;LIPM walking controller&lt;/a&gt; to climb stairs, height is &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≈&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0.8&lt;/mn&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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h \approx 0.8~\mathrm{m}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0.8&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace nobreak"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and we set &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;5&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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f_0 \approx 22~\mathrm{Hz}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;22&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace nobreak"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;Hz&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;I think the overall observation by Villa &lt;em&gt;et al.&lt;/em&gt; has been undervalued so far. On the software engineering side, it implies we can implement more functionality in higher-level languages, typically more Python over C++. On the research side, the work of &lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/abs/2209.14887"&gt;(Gangapurwala et al., 2023)&lt;/a&gt; gave a confirming signal last year. It tested balancing frequencies ranging from 200 Hz to 5 Hz on a relatively-heavy quadruped (50 kg according to its &lt;a class="reference external" href="https://www.anybotics.com/anymal-technical-specifications.pdf"&gt;specification&lt;/a&gt;), and reported that lower-frequency policies not only work, but enjoy benefits such as a lower sensitivity to position-control latency, or the ability to carry out sim-to-real transfer without dynamics randomization or actuation modeling. Chime in in the comments below if you know of other works related to low-frequency balancing 🙂&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;In this short post, we have used the word &amp;quot;balancing&amp;quot; without definition and referred to works where locomotion is the main task and &amp;quot;balancing&amp;quot; roughly means &amp;quot;not falling while performing the task&amp;quot;. A formal way to define this properly is &lt;em&gt;viability&lt;/em&gt;, as presented for instance in &lt;a class="reference external" href="https://hal.archives-ouvertes.fr/inria-00390555/document"&gt;Viability and Predictive Control for Safe Locomotion&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Blog"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Some elements of model engineering for optimal control</title><link href="https://scaron.info/talks/tum-2024.html" rel="alternate"/><published>2024-04-12T00:00:00+02:00</published><updated>2024-04-12T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2024-04-12:/talks/tum-2024.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given to the &lt;a class="reference external" href="https://www.ed.tum.de/en/"&gt;TUM School of Engineering and Design&lt;/a&gt; on 12 April 2024.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This survey presentation will cover three topics relevant to motion control and state observation: (1) Model reduction: how we can compute forward and reverse mappings between whole-body and reduced dynamic models, carrying both the equations …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given to the &lt;a class="reference external" href="https://www.ed.tum.de/en/"&gt;TUM School of Engineering and Design&lt;/a&gt; on 12 April 2024.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This survey presentation will cover three topics relevant to motion control and state observation: (1) Model reduction: how we can compute forward and reverse mappings between whole-body and reduced dynamic models, carrying both the equations of motion and system constraints. (2) Divergent components of motion: how the analysis of nonlinear systems can turn predictive control into linear feedback of virtual states, and how we can leverage this for hierarchical behaviors. (3) Trajectory optimization: a major item in the control toolbox, whose current limitations include feasibility, recursive feasibility, and real-time performance. We review new features brought by an upcoming generation of quadratic-programming and nonlinear solvers, including differentiable QP layers and constrained trajectory optimization.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/tum-2024.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;div class="section" id="trajectory-optimization"&gt;
&lt;h3&gt;Trajectory optimization&lt;a class="headerlink" href="#trajectory-optimization" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/Simple-Robotics/aligator/"&gt;Aligator&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://inria.hal.science/hal-04332348/"&gt;PROXDDP: Proximal Constrained Trajectory Optimization&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="differentiable-quadratic-programming"&gt;
&lt;h3&gt;Differentiable quadratic programming&lt;a class="headerlink" href="#differentiable-quadratic-programming" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/Simple-Robotics/proxsuite#proxqp"&gt;ProxSuite&lt;/a&gt; (includes PROXQP and QPLayer)&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://inria.hal.science/hal-04198663/"&gt;PROXQP: an Efficient and Versatile Quadratic Programming Solver for Real-Time Robotics Applications and Beyond&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://inria.hal.science/hal-04133055/"&gt;QPLayer: efficient differentiation of convex quadratic optimization&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Talks"/><category term="Talks"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Introduction to optimal control: LQR</title><link href="https://scaron.info/blog/introduction-to-optimal-control-lqr.html" rel="alternate"/><published>2024-02-14T16:08:00+02:00</published><updated>2024-02-14T16:08:00+02:00</updated><author><name>Wilson Jallet</name></author><id>tag:scaron.info,2024-02-14:/blog/introduction-to-optimal-control-lqr.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;&lt;strong&gt;This is a guest post from Wilson Jallet. Check out &lt;a href="https://manifoldfr.github.io/posts/"&gt;Wilson's blog&lt;/a&gt; for more optimal-control posts!&lt;/strong&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Most control loops used in real-world systems are simple feedback loops proportional to the error, its derivative or its integral (this is called &lt;a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Proportional%E2%80%93integral%E2%80%93derivative_controller"&gt;PID control&lt;/a&gt;). However, this kind of control can exhibit undesirable behavior …&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;&lt;strong&gt;This is a guest post from Wilson Jallet. Check out &lt;a href="https://manifoldfr.github.io/posts/"&gt;Wilson's blog&lt;/a&gt; for more optimal-control posts!&lt;/strong&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Most control loops used in real-world systems are simple feedback loops proportional to the error, its derivative or its integral (this is called &lt;a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Proportional%E2%80%93integral%E2%80%93derivative_controller"&gt;PID control&lt;/a&gt;). However, this kind of control can exhibit undesirable behavior such as oscillations or failing to converge to a given setpoint quickly, if at all. More complex systems such robots, satellites or cars can come with precise performance requirements. One way to specify such performance is to define a mathematical objective function, and construct control actions that are &lt;em&gt;optimal&lt;/em&gt; with respect to this objective (this is called &lt;a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Optimal_control"&gt;optimal control&lt;/a&gt;). In this blog post, we'll recap how this can be done on the most basic system in control theory, the &lt;em&gt;Linear-quadratic regulator&lt;/em&gt; (LQR), which is analogous to the classic Kalman filter in signal processing. &lt;/p&gt;
&lt;h2&gt;Linear-quadratic regulator&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The goal is to control a &lt;a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_time-invariant_system"&gt;linear time-invariant&lt;/a&gt; dynamical system:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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    x_{t+1} = Ax_t + Bu_t
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6389em;vertical-align:-0.2083em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
where the state is &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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x_t\in\mathbb{R}^n&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6891em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6889em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbb"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6644em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and the control action is &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
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u_t\in\mathbb{R}^k&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6891em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbb"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, which can &lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt; model motor torques in robotic systems. The objective is to find a sequence of controls &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;…&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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u_0,\ldots,u_{T-1}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6389em;vertical-align:-0.2083em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;…&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;We define a running cost:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}


    C(x,u) = \frac{1}{2}x^\top Qx + \frac{1}{2}u^\top Ru,
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0074em;vertical-align:-0.686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0074em;vertical-align:-0.686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
and a terminal cost:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


    C_f(x) = \frac{1}{2}x^\top Q_fx.
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0361em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0074em;vertical-align:-0.686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
Both are quadratic functions in the state &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

x&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and control &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

u&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. We further assume &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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Q&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is a semidefinite positive matrix and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\yd{\dot{y}}
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R&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is positive definite, making the overall cost function &lt;em&gt;strongly convex&lt;/em&gt; in the control &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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u&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. This is the most basic form of the LQR problem: more complications can be introduced, such as state-control cross terms and linear terms in the cost functions, or making the dynamics affine rather than linear in &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(x_t, u_t)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;The optimal control problem is written as a constrained optimization problem:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnalign="right left" columnspacing="0em" rowspacing="0.25em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;min&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;…&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;munderover&gt;&lt;mo&gt;∑&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munderover&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
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\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


\begin{align}
    \min_{u_0,\ldots,u_T} &amp;amp; \ \sum_{t=0}^{T-1} C(x_t,u_t) + C_f(x_T)  \\
    \mathrm{s.t.} &amp;amp; \ x_{t+1} = Ax_t + Bu_t
\end{align}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:4.8954em;vertical-align:-2.1977em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.6977em;"&gt;&lt;span style="top:-4.6977em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.8283em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.357em;margin-left:0em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.143em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="minner mtight"&gt;…&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.3567em;margin-left:0em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1433em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;min&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8361em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.2906em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.8283em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;s.t.&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.1977em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.6977em;"&gt;&lt;span style="top:-4.6977em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.8283em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8283em;"&gt;&lt;span style="top:-1.8829em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel mtight"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop op-symbol large-op"&gt;∑&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.3em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2671em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.2906em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.8283em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.1977em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="tag"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.6977em;"&gt;&lt;span style="top:-4.6977em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.8283em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.2906em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.8283em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.1977em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
One way we can solve this problem is by writing the corresponding &lt;a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Karush%E2%80%93Kuhn%E2%80%93Tucker_conditions"&gt;Karush-Kuhn-Tucker (KKT) conditions&lt;/a&gt;. Looking at the KKT conditions introduces the co-state equations &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\lambda_t = A^\top \lambda_{t+1}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0574em;vertical-align:-0.2083em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; for the Lagrange multipliers seen in &lt;a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Pontryagin%27s_maximum_principle"&gt;Pontryagin's minimum principle&lt;/a&gt; when solving continuous-time problems, as we will see below. But let us first look at the canonical way of solving this: dynamic programming.&lt;/p&gt;
&lt;h2&gt;Dynamic programming&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;In dynamic programming, we introduce the optimal &lt;em&gt;cost-to-go&lt;/em&gt; or &lt;em&gt;value&lt;/em&gt; function:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;V&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;min&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;…&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munder&gt;&lt;munderover&gt;&lt;mo&gt;∑&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munderover&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mspace width="1em"&gt;&lt;/mspace&gt;&lt;mtext&gt;where &lt;/mtext&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


    V_t(x) = \min_{u_t,u_{t+1},\ldots,u_T} \sum_{\tau=t}^{T-1} C(x_\tau, u_\tau) + C_f(x_T), \quad\text{where } x_t = x
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;V&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.2222em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.0783em;vertical-align:-1.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2963em;"&gt;&lt;span style="top:-2.357em;margin-left:0em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.143em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.357em;margin-left:0em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2025em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="minner mtight"&gt;…&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.3567em;margin-left:0em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1433em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;min&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8418em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8283em;"&gt;&lt;span style="top:-1.9em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel mtight"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop op-symbol large-op"&gt;∑&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.3em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.25em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0361em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;where &lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
We can then show that the sequence of functions &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;V&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(V_t)_t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;V&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.2222em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; obeys a dynamic programming principle, &lt;em&gt;Bellman's equation&lt;/em&gt;:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;V&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;min&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;V&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


    V_t(x) = \min_u C(x, u) + V_t(Ax + Bu).
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;V&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.2222em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.45em;vertical-align:-0.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;min&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;V&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.2222em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
This equation can be solved by noticing that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;V&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

V_T(x) = \frac{1}{2}x^\top P_Tx&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;V&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.2222em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1941em;vertical-align:-0.345em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8451em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.394em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; with &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

P_T = Q_f&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9694em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and introducing the &lt;em&gt;ansatz&lt;/em&gt; &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;V&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

V_t(x) = \frac{1}{2}x^\top P_tx&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;V&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.2222em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1941em;vertical-align:-0.345em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8451em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.394em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. This is an educated guess, as quadratics are closed under (partial) minimization. Plugging this into the Bellman equation yields:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;V&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;min&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


    V_t(x) = \min_u \frac12 x^\top (Q + A^\top P_{t+1}A)x + \frac12 u^\top (R + B^\top P_{t+1}B)u + u^\top B^\top P_{t+1} Ax.
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;V&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.2222em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0214em;vertical-align:-0.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;min&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1491em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0074em;vertical-align:-0.686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1491em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1074em;vertical-align:-0.2083em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
The optimum of this problem is &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

u = K_tx&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, where
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


    K_t = -(R + B^\top P_{t+1}B)^{-1}B^\top P_{t+1} A
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1491em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
is called the &lt;em&gt;feedback gain&lt;/em&gt; matrix. The cost to go matrix then satisfies:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfV{\boldsymbol{V}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


    P_t = Q + A^\top P_{t+1}A - K_t^\top B^\top P_{t+1}A = Q + (A - BK_t)^\top P_{t+1}A.
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1074em;vertical-align:-0.2083em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1461em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1491em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1389em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;h2&gt;What about KKT conditions?&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The equations above can still be derived using the KKT conditions of the control problem, seeing it as a quadratic program over the variables &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;munder accentunder="true"&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;‾&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;…&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\underline{x}=(x_1,\ldots,x_T)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6306em;vertical-align:-0.2em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord underline"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;span style="top:-2.84em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="underline-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;…&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;munder accentunder="true"&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;‾&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;…&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\underline{u}=(u_0,\ldots,u_{T-1})&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6306em;vertical-align:-0.2em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord underline"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;span style="top:-2.84em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="underline-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;…&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. Its Lagrangian reads:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;L&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;munderover&gt;&lt;mo&gt;∑&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munderover&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfK{\boldsymbol{K}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


    L(x,u,\lambda) = \sum_{t=0}^{T-1}\frac12u_t^\top Ru_t + \frac12x_t^\top Qx_t + \lambda_{t+1}^\top(x_{t+1} - Ax_t - Bu_t)
    + \frac{1}{2}x_T^\top Q_f x_T
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;L&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.0954em;vertical-align:-1.2671em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8283em;"&gt;&lt;span style="top:-1.8829em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel mtight"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop op-symbol large-op"&gt;∑&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.3em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2671em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0074em;vertical-align:-0.686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.2044em;vertical-align:-0.3053em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3053em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0074em;vertical-align:-0.686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
Its associated KKT conditions boil down to:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnalign="right left" columnspacing="0em" rowspacing="0.25em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;…&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


\begin{align}
    \lambda_t &amp;amp;= A^\top\lambda_{t+1} - Qx_t,  \ t = 1,\ldots,T-1  \\
    \lambda_T &amp;amp;= -Q_f x_T  \\
    u_t &amp;amp;= B^\top\lambda_{t+1}
\end{align}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:4.6182em;vertical-align:-2.0591em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.5591em;"&gt;&lt;span style="top:-4.66em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.16em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.6009em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.0591em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.5591em;"&gt;&lt;span style="top:-4.66em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;…&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.16em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.6009em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.0591em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="tag"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.5591em;"&gt;&lt;span style="top:-4.5591em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.8991em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0591em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.8991em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.5em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.8991em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.0591em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
Notice at least semi-definiteness is required to write these KKT conditions, and positiveness is required from &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

R&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to solve for &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

u_t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and get a well-defined solution. The Lagrange multipliers &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\lambda_t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; are also called &lt;em&gt;co-states&lt;/em&gt;. This result is a discrete equivalent to Pontryaguin's minimum principle, that is established in continuous-time control literature.&lt;/p&gt;
&lt;h3&gt;Derivation and equivalence to dynamic programming&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;We can introduce a co-state gain matrix &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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M_t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; such that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\lambda_t = -M_tx_t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, and the feedback &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

u_t = K_tx_t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. The terminal co-state matrix is &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

M_T = Q_f&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9694em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. &lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Let's establish a recurrence equation for these matrices: starting from the KKT conditions:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnalign="right left" columnspacing="0em" rowspacing="0.25em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
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\def\bfV{\boldsymbol{V}}
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\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


\begin{aligned}
    \lambda_t &amp;amp;= A^\top\lambda_{t+1} - Qx_t \\
        &amp;amp;= -A^\top M_{t+1}x_{t+1} - Qx_t
\end{aligned}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.1182em;vertical-align:-1.3091em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8091em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3509em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3091em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8091em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3509em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3091em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
It follows that:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnalign="right left" columnspacing="0em" rowspacing="0.25em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{aligned}
    \lambda_t &amp;amp;= -(A^\top M_{t+1}A + Q)x_t - A^\top M_{t+1} B u_t  \\
        &amp;amp;= -(A^\top M_{t+1}A + Q - A^\top M_{t+1}BK_t)x_t
\end{aligned}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.1182em;vertical-align:-1.3091em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8091em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3509em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3091em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8091em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3509em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3091em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
That is, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

M_t = Q + A^\top M_{t+1}(A - BK_t)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;Q&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0991em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Also, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

Ru_t = B^\top M_{t+1}x_{t+1} = -B^\top M_{t+1} (Ax_t + Bu_t)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0574em;vertical-align:-0.2083em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0991em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, thus:
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mspace width="1em"&gt;&lt;/mspace&gt;&lt;mo&gt;⇒&lt;/mo&gt;&lt;mspace width="1em"&gt;&lt;/mspace&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


    (R + B^\top M_{t+1}B)u_t = -B^\top M_{t+1}A
    \quad\Rightarrow \quad
    K_t = -(R + B^\top M_{t+1}B)^{-1}B^\top M_{t+1}A
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1491em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1074em;vertical-align:-0.2083em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;⇒&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1491em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
The sequence of co-state and control feedback matrices &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(M_t)_t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.109em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfH{\boldsymbol{H}}
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\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
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\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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(K_t)_t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; satisfy the same recurrence equations as the Riccati and feedback matrices of the dynamic programming approach, and are thus identical.&lt;/p&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Optimal control of the linear-quadratic regulator is covered in more detail in the book &lt;em&gt;Dynamic programming and optimal control&lt;/em&gt; (Bertsekas, 2012). To go beyond this simple example, you can &lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt; find on Wilson's blog an &lt;a href="https://manifoldfr.github.io/posts/ddp/"&gt;introduction to differential dynamic programming (DDP)&lt;/a&gt; as well as a deeper look into the &lt;a href="https://manifoldfr.github.io/posts/oc3-hjb/"&gt;Hamilton-Jacobi-Bellman equation in optimal control&lt;/a&gt;. You could also &lt;a href="https://manifoldfr.github.io/posts/gpt-lqr/"&gt;ask ChatGPT to implement the LQR&lt;/a&gt; 🤭&lt;/p&gt;</content><category term="Blog"/><category term="Control theory"/><category term="Optimal control"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Lasso regularization in quadratic programming</title><link href="https://scaron.info/blog/lasso-regularization-in-quadratic-programming.html" rel="alternate"/><published>2023-12-20T00:00:00+01:00</published><updated>2023-12-20T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2023-12-20:/blog/lasso-regularization-in-quadratic-programming.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;The &lt;em&gt;least absolute shrinkage and selection operator&lt;/em&gt; (lasso) is a
regularization technique often used in machine learning and statistics to favor
sparse solutions. Applying the lasso to a least squares or quadratic program
results in another quadratic program. Let us review the details of this
derivation.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="unregularized-least-squares"&gt;
&lt;h2&gt;Unregularized least squares&lt;a class="headerlink" href="#unregularized-least-squares" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;The &lt;em&gt;least absolute shrinkage and selection operator&lt;/em&gt; (lasso) is a
regularization technique often used in machine learning and statistics to favor
sparse solutions. Applying the lasso to a least squares or quadratic program
results in another quadratic program. Let us review the details of this
derivation.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="unregularized-least-squares"&gt;
&lt;h2&gt;Unregularized least squares&lt;a class="headerlink" href="#unregularized-least-squares" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A general constrained linear least squares problem can be defined as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;&lt;munder&gt;&lt;mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mi&gt;&lt;mspace width="1em"/&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mspace width="1em"/&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
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\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\underset{x \in \mathbb{R}^n}{\mathrm{minimize}} \quad &amp;amp; \frac{1}{2} \| R x - s \|^2_W = \frac{1}{2} (R x - s)^T W (R x - s) \\
\mathrm{subject\ to} \quad &amp;amp; G x \leq h \\ &amp;amp; A x = b \\ &amp;amp; lb \leq x \leq ub
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:6.897em;vertical-align:-3.1985em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.6985em;"&gt;&lt;span style="top:-5.6985em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-2.3518em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel mtight"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathbb mtight"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.5935em;"&gt;&lt;span style="top:-2.786em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;minimize&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7756em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.7829em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;subject&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;to&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.2829em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.7829em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.1985em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.6985em;"&gt;&lt;span style="top:-5.6985em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.7829em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.2829em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.7829em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.1985em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This problem seeks the vector &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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s&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. In
statistics, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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s&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is typically the vector of outcomes, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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R&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the matrix
stacking covariate vectors &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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s_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, and
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
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s_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;'s from
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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r_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;'s. We can also include additional structure in our problem such as:&lt;/p&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;Linear inequality constraints: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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G x \leq h&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8193em;vertical-align:-0.136em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Linear equality constraints: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

A x = b&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Box inequality constraints: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

lb \leq x \leq ub&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8304em;vertical-align:-0.136em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7719em;vertical-align:-0.136em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;p&gt;Vector inequalities apply coordinate by coordinate. How close the two vectors
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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R x&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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s&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; are is measured via the weighted norm &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msqrt&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msqrt&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

\| y
\|_W = \sqrt{y^T W y}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.24em;vertical-align:-0.2686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord sqrt"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9714em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-3.2em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.2em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord" style="padding-left:1em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7673em;"&gt;&lt;span style="top:-2.989em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.9314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.2em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="hide-tail" style="min-width:1.02em;height:1.28em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='400em' height='1.28em' viewBox='0 0 400000 1296' preserveAspectRatio='xMinYMin slice'&gt;&lt;path d='M263,681c0.7,0,18,39.7,52,119
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W&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Definite_symmetric_matrix"&gt;positive
semi-definite&lt;/a&gt;,
usually diagonal, and typically the identity for the &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

\ell^2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; norm. The
overall function &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;↦&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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x \mapsto (1/2) \| R x - s \|^2_W&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.522em;vertical-align:-0.011em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;↦&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1/2&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0894em;vertical-align:-0.2753em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4247em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2753em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the &lt;em&gt;objective
function&lt;/em&gt; of our problem.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="conversion-to-quadratic-programming"&gt;
&lt;h2&gt;Conversion to quadratic programming&lt;a class="headerlink" href="#conversion-to-quadratic-programming" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A quadratic program is written in standard form as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;&lt;munder&gt;&lt;mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mi&gt;&lt;mspace width="1em"/&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mspace width="1em"/&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{align*}
\underset{x \in \mathbb{R}^n}{\mathrm{minimize}} \quad &amp;amp; \frac12 x^T P x + q^T x \\
\mathrm{subject\ to} \quad &amp;amp; G x \leq h \\ &amp;amp; A x = b
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:5.397em;vertical-align:-2.4485em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.9485em;"&gt;&lt;span style="top:-4.9485em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-2.3518em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel mtight"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathbb mtight"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.5935em;"&gt;&lt;span style="top:-2.786em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;minimize&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7756em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0329em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;subject&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;to&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.5329em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.4485em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span 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class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0329em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.5329em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.4485em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This more general problem seeks the vector &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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objective defined by the positive semi-definite matrix &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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P&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and vector
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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q&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is minimized, meanwhile satisfying inequality and equality
constraints. In what follows, we assume that we have &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/blog/conversion-from-least-squares-to-quadratic-programming.html"&gt;converted our least
squares problem to quadratic programming&lt;/a&gt;,
resulting in a matrix-vector pair &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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(P, q)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; such that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\frac{1}{2}
x^T P x + q^T x = \frac{1}{2} \| R x - s \|_W^2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1901em;vertical-align:-0.345em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8451em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.394em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0358em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1901em;vertical-align:-0.345em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8451em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.394em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.00773em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0894em;vertical-align:-0.2753em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4247em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2753em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="lasso-regularization"&gt;
&lt;h2&gt;Lasso regularization&lt;a class="headerlink" href="#lasso-regularization" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;&lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Lasso_(statistics)"&gt;Lasso&lt;/a&gt; is a way to
regularize our problem by controlling the &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
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\def\zd{\dot{z}}

\ell^1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; norm of the vector
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

x&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of optimization variables. In the original formulation by &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1996.tb02080.x"&gt;Tibshirani
(1996)&lt;/a&gt; (followed by the
Wikipedia article on &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Lasso_(statistics)"&gt;Lasso (statistics)&lt;/a&gt;) the norm is constrained
by:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;munderover&gt;&lt;mo&gt;∑&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/munderover&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

\| x \|_1 := \sum_{i=1}^n | x_i | \leq t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.9291em;vertical-align:-1.2777em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.6514em;"&gt;&lt;span style="top:-1.8723em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel mtight"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop op-symbol large-op"&gt;∑&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.3em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2777em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6151em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

t &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6542em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is a given parameter (constant for the purpose of our
optimization) that determines the degree of regularization. To represent this
norm in our constrained problem, let us introduce a second vector of
optimization variables &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

z \in \mathbb{R}^n&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5782em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6889em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbb"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6644em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; with the same dimension as
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

x&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. We add the following inequality constraints:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∀&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;{&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;…&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;}&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mspace width="1em"/&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;∧&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\forall i \in \{1, \ldots, n\}, \quad x_i \leq z_i \wedge -x_i \leq z_i.&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∀&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;…&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7056em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;∧&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.786em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;These constraints are linear and will thus fit into out quadratic program. They
ensure that:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\| x \|_1 \leq z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Next, we make this inequality tight by adding to our objective function a new
term:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;munder&gt;&lt;mo&gt;∑&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\lambda 1^T z = \lambda \sum_i z_i = \lambda \| x \|_1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.3277em;vertical-align:-1.2777em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.05em;"&gt;&lt;span style="top:-1.8723em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop op-symbol large-op"&gt;∑&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2777em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This additional objective on &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is separate from our existing objective
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\bfz{\boldsymbol{z}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\frac{1}{2} x^T P x + q^T x&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1901em;vertical-align:-0.345em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8451em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.394em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0358em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; on &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
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x&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. It is known as the &amp;quot;epigraph
trick&amp;quot; and implies that, for each coordinate &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6595em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, either &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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x_i =
z_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; or &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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-x_i = z_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. (By contradiction: if neither inequality is tight,
we can decrease &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; therefore matches the absolute value:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\| x \|_1 = z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;The lasso parameter &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\lambda&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; balances the degree of regularization
relative to the original objective. It is somewhat redundant with &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
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\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6151em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;: we
can either add an inequality constraint &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bff{\boldsymbol{f}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\| x \|_1 \leq t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6151em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (original
lasso formulation) or control the amount of regularization induced by
minimizing &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
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\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\| x \|_1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; via &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
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\lambda&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (a proxy for the
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\ell^0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; norm in the &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Structured_sparsity_regularization#Best_subset_selection_problem"&gt;best subset selection problem&lt;/a&gt;).&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Overall, our constrained least squares problem has thus become:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;&lt;munder&gt;&lt;mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mi&gt;&lt;mspace width="1em"/&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mspace width="1em"/&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\underset{x, z \in \mathbb{R}^n \times \mathbb{R}^n}{\mathrm{minimize}} \quad &amp;amp;
    \frac{1}{2} x^T P x + q^T x + \lambda 1^T z \\
\mathrm{subject\ to} \quad &amp;amp;
    \begin{bmatrix}
    G &amp;amp; 0 \\
    +I_n &amp;amp; -I_n \\
    -I_n &amp;amp; -I_n \\
    0 &amp;amp; I_n
    \end{bmatrix}
    \begin{bmatrix}
    x \\
    z
    \end{bmatrix}
    \leq
    \begin{bmatrix}
    h \\
    0 \\
    0 \\
    t
    \end{bmatrix}
    \\
    &amp;amp; A x = b \\
    &amp;amp; lb \leq x \leq ub
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:10.6058em;vertical-align:-5.0529em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.5529em;"&gt;&lt;span style="top:-8.8815em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.65em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-2.3518em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel mtight"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathbb mtight"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.5935em;"&gt;&lt;span style="top:-2.786em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathbb mtight"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.5935em;"&gt;&lt;span style="top:-2.786em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;minimize&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8843em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-5.0471em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.65em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;subject&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;to&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.7571em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.65em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.2571em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.65em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.0529em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.5529em;"&gt;&lt;span style="top:-8.8815em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.65em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-5.0471em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.65em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.65em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:6.8em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:4.800em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='4.800em' viewBox='0 0 667 4800'&gt;&lt;path d='M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v1200 v1759 h347 v-84
H403z M403 1759 V0 H319 V1759 v1200 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0785em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0785em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0785em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0785em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0785em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.65em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:6.8em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:4.800em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='4.800em' viewBox='0 0 667 4800'&gt;&lt;path d='M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v1200 v1759 H0 v84 H347z
M347 1759 V0 H263 V1759 v1200 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.65em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:6.8em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:4.800em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='4.800em' viewBox='0 0 667 4800'&gt;&lt;path d='M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v1200 v1759 h347 v-84
H403z M403 1759 V0 H319 V1759 v1200 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.65em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:6.8em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:4.800em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='4.800em' viewBox='0 0 667 4800'&gt;&lt;path d='M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v1200 v1759 H0 v84 H347z
M347 1759 V0 H263 V1759 v1200 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.7571em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.65em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.2571em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.65em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.0529em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Note that, in matrix form, our update objective function has a semidefinite
(not definite) matrix:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\frac{1}{2} \begin{bmatrix}
    P &amp;amp; 0 \\
    0 &amp;amp; 0
\end{bmatrix}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4em;vertical-align:-0.95em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;To solve this problem without introducing bias, we should pick a QP solver than
can handle non-definite objective matrices, such as &lt;a class="reference external" href="https://github.com/Simple-Robotics/proxsuite#proxqp"&gt;ProxQP&lt;/a&gt; or &lt;a class="reference external" href="https://github.com/kul-optec/QPALM/"&gt;QPALM&lt;/a&gt;. Alternatively, we can use other
solvers by adding &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

+ \epsilon I_{2n}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0785em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to this matrix, resulting in a mix
of &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\ell^1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (lasso) and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\ell^2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (ridge) regularization.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="example-in-python"&gt;
&lt;h3&gt;Example in Python&lt;a class="headerlink" href="#example-in-python" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The &lt;a class="reference external" href="https://github.com/qpsolvers/qpsolvers"&gt;qpsolvers&lt;/a&gt; Python module for
quadratic programming provides a &lt;code&gt;solve_qp&lt;/code&gt; function to solve quadratic
programs. Assuming we have prepared the NumPy arrays &lt;code&gt;P&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;q&lt;/code&gt;,
&lt;code&gt;G&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;h&lt;/code&gt; of our quadratic program, and that lasso parameters
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
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\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\lambda&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
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\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
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\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6151em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; are given, we can update inequality constraints
as follows:&lt;/p&gt;
&lt;pre class="code python literal-block"&gt;
&lt;span class="n"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;float&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mf"&gt;1.0&lt;/span&gt;  &lt;span class="c1"&gt;# Lasso parameter&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;shape&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt;  &lt;span class="c1"&gt;# number of optimization variables&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;m&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;shape&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt;  &lt;span class="c1"&gt;# number of linear inequality constraints&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;

&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;G_lasso&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;vstack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;    &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hstack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;zeros&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))]),&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hstack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;eye&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;eye&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)]),&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hstack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;eye&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;eye&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)]),&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hstack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;zeros&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ones&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))]),&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;    &lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;h_lasso&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hstack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;zeros&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;zeros&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;])&lt;/span&gt;
&lt;/pre&gt;
&lt;p&gt;Similarly, we can update the objective function as follows:&lt;/p&gt;
&lt;pre class="code python literal-block"&gt;
&lt;span class="n"&gt;lambda_&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class="nb"&gt;float&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="mf"&gt;1.0&lt;/span&gt;  &lt;span class="c1"&gt;# Lasso parameter&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;

&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;P_lasso&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;vstack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;    &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hstack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;zeros&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))]),&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;zeros&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)),&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;    &lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;q_lasso&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;hstack&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lambda_&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;ones&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)])&lt;/span&gt;
&lt;/pre&gt;
&lt;p&gt;We can then compare the solutions with and without lasso regularization as
follows:&lt;/p&gt;
&lt;pre class="code python literal-block"&gt;
&lt;span class="n"&gt;x_unreg&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;solve_qp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;solver&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;proxqp&amp;quot;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="sa"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;Solution without lasso: &lt;/span&gt;&lt;span class="si"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x_unreg&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="si"&gt;= }&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;

&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;lasso_res&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;solve_qp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;P_lasso&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;q_lasso&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;G_lasso&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;h_lasso&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;solver&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;proxqp&amp;quot;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x_lasso&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lasso_res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[:&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;z_lasso&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;lasso_res&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;:]&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="sa"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;Solution with lasso (&lt;/span&gt;&lt;span class="si"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="si"&gt;=}&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;): &lt;/span&gt;&lt;span class="si"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;x_lasso&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="si"&gt;= }&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="nb"&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="sa"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;We can check that abs(x_lasso) = &lt;/span&gt;&lt;span class="si"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;z_lasso&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="si"&gt;= }&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;
&lt;/pre&gt;
&lt;p&gt;In this example we let ProxQP handle the semidefinite objective matrix
&lt;code&gt;P_lasso&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The post on &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/blog/linear-least-squares-in-python.html"&gt;least squares&lt;/a&gt;
gives more details on formulating the initial unregularized least squares. For
a stronger focus on implementation, you can also check out the more practical
post on &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/blog/quadratic-programming-in-python.html"&gt;quadratic programming in Python&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;The alternative between the constraint &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\| x \|_1 \leq t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6151em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (Ivanov
regularization) and the objective &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\lambda \| x \|_1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (Thikonov
regularization) is discussed from a statistics perspective in &lt;a class="reference external" href="https://www.erikdrysdale.com/l1_solution/"&gt;this post&lt;/a&gt;, with examples in R. The
epigraph trick described in this post is discussed in &lt;a class="reference external" href="https://stats.stackexchange.com/a/172863/259718"&gt;this Cross Validated
thread&lt;/a&gt;. An alternative
change of variable summed up in &lt;a class="reference external" href="https://stats.stackexchange.com/a/119896/259718"&gt;this other Cross Validated thread&lt;/a&gt; goes as follows:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;≥&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;≥&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
x_i &amp;amp; = x_i^+ - x_i^- \\
x_i^+ &amp;amp; \geq 0 \\
x_i^- &amp;amp; \geq 0
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:4.5em;vertical-align:-2em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.5em;"&gt;&lt;span style="top:-4.66em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.16em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8213em;"&gt;&lt;span style="top:-2.433em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.267em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.66em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8213em;"&gt;&lt;span style="top:-2.433em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.267em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.5em;"&gt;&lt;span style="top:-4.66em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8213em;"&gt;&lt;span style="top:-2.433em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.267em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8213em;"&gt;&lt;span style="top:-2.433em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.267em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.16em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≥&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.66em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≥&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This approach is further detailed in &lt;a class="reference external" href="https://www.aei.tuke.sk/papers/2012/3/02_Bu%C5%A1a.pdf"&gt;Solving quadratic programming problem
with linear constraints containing absolute values&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Blog"/><category term="Optimization"/></entry><entry><title>The ZMP is an axis, not a point</title><link href="https://scaron.info/blog/the-zmp-is-an-axis-not-a-point.html" rel="alternate"/><published>2023-12-16T00:00:00+01:00</published><updated>2023-12-16T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2023-12-16:/blog/the-zmp-is-an-axis-not-a-point.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;Also, the moment is not always zero at the &amp;quot;zero&amp;quot; moment point 😉&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="zero-tilting-moment-axis"&gt;
&lt;h2&gt;Zero-tilting moment axis&lt;a class="headerlink" href="#zero-tilting-moment-axis" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="right-figure docutils container"&gt;
&lt;img alt="ZMP axis with angular momentum variations" src="https://scaron.info/figures/zmp-axis-ssp.png" /&gt;
&lt;p&gt;ZMP axis with angular momentum variations&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;p&gt;Until the 2010's, many works had followed each other into the tunnel of considering that the &amp;quot;zero&amp;quot; moment point (ZMP) was a point on the ground. A liberating step …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;Also, the moment is not always zero at the &amp;quot;zero&amp;quot; moment point 😉&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="zero-tilting-moment-axis"&gt;
&lt;h2&gt;Zero-tilting moment axis&lt;a class="headerlink" href="#zero-tilting-moment-axis" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="right-figure docutils container"&gt;
&lt;img alt="ZMP axis with angular momentum variations" src="https://scaron.info/figures/zmp-axis-ssp.png" /&gt;
&lt;p&gt;ZMP axis with angular momentum variations&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;p&gt;Until the 2010's, many works had followed each other into the tunnel of considering that the &amp;quot;zero&amp;quot; moment point (ZMP) was a point on the ground. A liberating step came when &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/TSMCA.2004.832811"&gt;Sardain and Bessonnet (2004)&lt;/a&gt; pointed out that, according to &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/screw-theory.html"&gt;screw theory&lt;/a&gt;, the ZMP is actually an &lt;em&gt;axis&lt;/em&gt;. They further observed that the moment at the ZMP is not necessarily zero on all three coordinates. Rather, the moment at the ZMP is zero along the two dimensions orthogonal to a tilting axis, which prompted Sardain and Bessonnet to suggest a renaming to &lt;strong&gt;zero-tilting moment point&lt;/strong&gt;, conveniently still abbreviated &amp;quot;ZMP&amp;quot;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;This correction was not needed for robots walking in the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/linear-inverted-pendulum-model.html"&gt;linear inverted pendulum&lt;/a&gt; mode on horizontal floors. It became significant when, spurred by the &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/DARPA_Robotics_Challenge"&gt;DARPA Robotics Challenge&lt;/a&gt;, the robotics community moved to walking over more general terrains: what if the &amp;quot;ground&amp;quot; is not well-defined at all? Luckily, since the ZMP is an axis rather than a point, we don't need to take it on the ground at all! This is how, for instance, &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/TRO.2015.2405592"&gt;Englsberger et al. (2015)&lt;/a&gt; replaced the ZMP by an equivalent free-floating &amp;quot;eCMP&amp;quot;, or how &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/publications/tro-2016.html"&gt;Caron et al. (2016)&lt;/a&gt; computed ZMP support areas for general terrains.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="centroidal-moment-pivot"&gt;
&lt;h2&gt;Centroidal moment pivot&lt;a class="headerlink" href="#centroidal-moment-pivot" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="right-figure docutils container"&gt;
&lt;img alt="CMP and ZMP, figure from Popovic et al. (2005)" src="https://scaron.info/images/cmp-zmp-popovic-herr.png" /&gt;
&lt;p&gt;CMP and ZMP, figure from Popovic et al. (2005)&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;p&gt;Angular momentum variations &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;L&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo mathvariant="normal"&gt;≠&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\dot{\bfL}_G \neq 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1174em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;L&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&lt;span class="mord vbox"&gt;&lt;span class="thinbox"&gt;&lt;span class="rlap"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="inner"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="fix"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; at the center of mass cause the moment of contact forces to be non-zero at the ZMP (to be precise: on any ZMP of the zero-tilting-moment axis). Pivotal to understanding this was the work of &lt;a class="reference external" href="https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&amp;amp;type=pdf&amp;amp;doi=d4464ffb5cd33d6b3918ddb7fdf8374e43b93ce1"&gt;Popovic et al. (2005)&lt;/a&gt; that introduced the &lt;em&gt;Centroidal Moment Pivot&lt;/em&gt; (CMP), obtained by following the central axis of the net wrench of contact forces rather than the non-central ZMP axis. The two axes coincide when &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;L&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\dot{\bfL}_G = 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.073em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;L&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, and the difference between the two can be calculated as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;Z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;L&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;F&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfp_{CMP} - \bfp_{ZMP} = \frac{- \bfn \times \dot{\bfL}_G}{\bfF^{gi} \cdot \bfn}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8275em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;CMP&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6886em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;ZMP&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.3906em;vertical-align:-0.7907em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.6em;"&gt;&lt;span style="top:-2.2093em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;F&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9007em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;L&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7907em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;div class="right-figure docutils container"&gt;
&lt;img alt="Atlas walking over a line contact, figure from Wiedebach et al. (2016)" src="https://scaron.info/images/atlas-line-contact.jpg" /&gt;
&lt;p&gt;Atlas walking over a line contact, figure from Wiedebach et al. (2016)&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;p&gt;The ZMP is constrained to lie in a &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/zmp-support-area.html"&gt;support area&lt;/a&gt; constrained by contact locations, but the CMP can (temporarily) exit this area thanks to angular momentum: this means &amp;quot;windmilling&amp;quot; the robot's arms to keep balance! &lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/abs/1607.08089"&gt;Wiedebach et al. (2016)&lt;/a&gt; implemented this approach to make an Atlas humanoid walk over the edge of cinder blocks: the ZMP being constrained to a line when the robot is in single support, using its upper body is the only way for the big humanoid to keep advancing during this perilous phase.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;The CMP was initially defined as a point on the ground, but similarly to the ZMP it is essentially defined as a screw axis. It was thus generalized as the &lt;em&gt;extended CMP&lt;/em&gt; or &amp;quot;eCMP&amp;quot; by removing the ground-plane assumption. Some works based on the eCMP further assume that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;L&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The CMP and its extension the eCMP have marked a local frontier in the level of complexity roboticists have been willing to both model and implement. One interesting direction to include angular-momentum modeling in control has been proposed by &lt;a class="reference external" href="https://crlab.cs.columbia.edu/humanoids_2018_proceedings/media/files/0026.pdf"&gt;Nenchev (2018)&lt;/a&gt; and followed in later works by the same group. If you know others feel free to share them in the Discussion below.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Blog"/><category term="Dynamics"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Next iterations of quadratic programming for adaptive and robust motion control</title><link href="https://scaron.info/talks/humanoids-2023.html" rel="alternate"/><published>2023-12-12T00:00:00+01:00</published><updated>2023-12-12T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2023-12-12:/talks/humanoids-2023.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the Humanoids 2023 workshop on &lt;a class="reference external" href="https://humanoids2023workshop.wordpress.com/"&gt;Generalizable and Robust Decision Making, Planning, and Control for Humanoid Loco-Manipulation&lt;/a&gt;, 12 December 2023.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Convex quadratic programming (QP) has become a major item in the robotics toolbox, with well-known applications including whole-body control, model predictive control (MPC), contact planning and state …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the Humanoids 2023 workshop on &lt;a class="reference external" href="https://humanoids2023workshop.wordpress.com/"&gt;Generalizable and Robust Decision Making, Planning, and Control for Humanoid Loco-Manipulation&lt;/a&gt;, 12 December 2023.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Convex quadratic programming (QP) has become a major item in the robotics toolbox, with well-known applications including whole-body control, model predictive control (MPC), contact planning and state estimation. Current challenges when solving QP-formulated problems include feasibility (ensuring that a solution exists, e.g. when some problem parameters come from measurements), recursive feasibility (in MPC: ensuring the system does not steer towards unfeasible problems) and real-time performance. In this talk, we review new features brought by an upcoming generation of QP solvers. We will focus in particular on ProxQP, which can handle non-convex or unfeasible problems and always returns a principled solution. We will further develop how this enables the inclusion of differentiable QP layers in end-to-end trainable control pipelines.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/humanoids-2023.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/qpsolvers/qpbenchmark"&gt;QP solvers benchmark&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/Simple-Robotics/proxsuite#proxqp"&gt;ProxQP&lt;/a&gt; (includes QPLayer)&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://inria.hal.science/hal-04198663/"&gt;PROXQP: an Efficient and Versatile Quadratic Programming Solver for Real-Time Robotics Applications and Beyond&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://inria.hal.science/hal-04133055/"&gt;QPLayer: efficient differentiation of convex quadratic optimization&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Talks"/><category term="Talks"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Robotics - Master MVA - Fall 2023</title><link href="https://scaron.info/teaching/mva-2023.html" rel="alternate"/><published>2023-10-05T00:00:00+02:00</published><updated>2023-10-05T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2023-10-05:/teaching/mva-2023.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://sites.google.com/view/silvere-bonnabel/"&gt;Silvère Bonnabel&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt; and &lt;strong&gt;Pierre-Brice Wieber&lt;/strong&gt;. Fall 2023 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A large part of the recent progress in robotics has sided with advances in machine learning, optimization and computer vision. The objective of this lecture is to introduce the general conceptual tools behind …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://sites.google.com/view/silvere-bonnabel/"&gt;Silvère Bonnabel&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt; and &lt;strong&gt;Pierre-Brice Wieber&lt;/strong&gt;. Fall 2023 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.master-mva.com/"&gt;Master MVA&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A large part of the recent progress in robotics has sided with advances in machine learning, optimization and computer vision. The objective of this lecture is to introduce the general conceptual tools behind these advances and show how they have enabled robots to perceive the world and perform tasks ranging, beyond factory automation, to highly-dynamic saltos or mountain hikes. The course covers modeling and simulation of robotic systems, motion planning, inverse problems for motion control, optimal control, and reinforcement learning. It also includes practical exercises with state-of-the-art robotics libraries, and a broader reflection on our responsibilities when it comes to doing research and innovation in robotics.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/robotics-mva-2023"&gt;Assignments&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics-mva/"&gt;Course page&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Lecture: &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/teaching/reinforcement-learning-legged-robots.html"&gt;Reinforcement learning for legged robots&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Teaching"/><category term="Teaching"/><category term="Courses"/><category term="Robotics"/><category term="Master MVA"/></entry><entry><title>Planification de mouvement en robotique et en animation graphique - Fall 2023</title><link href="https://scaron.info/teaching/ens-2023.html" rel="alternate"/><published>2023-10-01T00:00:00+02:00</published><updated>2023-10-01T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2023-10-01:/teaching/ens-2023.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt; and &lt;a class="reference external" href="https://ymontmarin.github.io/"&gt;Yann de Mont-Marin&lt;/a&gt;. Fall 2023 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="resume"&gt;
&lt;h2&gt;Résumé&lt;a class="headerlink" href="#resume" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;La planification de mouvement s’intéresse au calcul automatique de chemins sans collision pour un système mécanique (robot mobile, bras manipulateur, personnage animé...) évoluant dans un environnement encombré d’obstacles. Les méthodes consistent …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt; and &lt;a class="reference external" href="https://ymontmarin.github.io/"&gt;Yann de Mont-Marin&lt;/a&gt;. Fall 2023 course at &lt;a class="reference external" href="https://www.ens.psl.eu/"&gt;École normale supérieure&lt;/a&gt;, Paris.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="resume"&gt;
&lt;h2&gt;Résumé&lt;a class="headerlink" href="#resume" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;La planification de mouvement s’intéresse au calcul automatique de chemins sans collision pour un système mécanique (robot mobile, bras manipulateur, personnage animé...) évoluant dans un environnement encombré d’obstacles. Les méthodes consistent à explorer l’espace des configurations du système : une configuration regroupe l’ensemble des paramètres permettant de localiser le système dans son environnement. Aux obstacles de l’environnement correspondent des domaines à éviter dans l’espace des configurations. La planification de mouvement pour le système mécanique se trouve ainsi ramenée au problème de la planification de mouvement d’un point dans une variété non simplement connexe.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="diapositives"&gt;
&lt;h2&gt;Diapositives&lt;a class="headerlink" href="#diapositives" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
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&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Lecture: &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/teaching/modeling-control-locomotion.html"&gt;Modeling and control of legged locomotion&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Lecture: &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/teaching/reinforcement-learning-legged-robots.html"&gt;Reinforcement learning for legged robots&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Teaching"/><category term="Teaching"/><category term="Courses"/><category term="Robotics"/><category term="École normale supérieure"/></entry><entry><title>ProxQP: an Efficient and Versatile Quadratic Programming Solver for Real-Time Robotics Applications and Beyond</title><link href="https://scaron.info/publications/tro-2025.html" rel="alternate"/><published>2023-09-01T00:00:00+02:00</published><updated>2023-09-01T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2023-09-01:/publications/tro-2025.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://bambade.github.io/"&gt;Antoine Bambade&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://fabinsch.github.io/"&gt;Fabian Schramm&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Sarah El Kazdadi&lt;/strong&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://adrientaylor.github.io/"&gt;Adrien Taylor&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt;. IEEE Transactions on Robotics. Submitted September 2023, published June 2025.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Convex Quadratic programming (QP) has become a core component in the modern engineering toolkit, particularly in robotics, where QP problems are legions, ranging from real-time whole-body …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;&lt;a class="reference external" href="https://bambade.github.io/"&gt;Antoine Bambade&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://fabinsch.github.io/"&gt;Fabian Schramm&lt;/a&gt;, &lt;strong&gt;Sarah El Kazdadi&lt;/strong&gt;, &lt;strong&gt;Stéphane Caron&lt;/strong&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://adrientaylor.github.io/"&gt;Adrien Taylor&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt;. IEEE Transactions on Robotics. Submitted September 2023, published June 2025.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Convex Quadratic programming (QP) has become a core component in the modern engineering toolkit, particularly in robotics, where QP problems are legions, ranging from real-time whole-body controllers to planning and estimation algorithms. Many of those QPs need to be solved at high frequency. Meeting timing requirements requires taking advantage of as many structural properties as possible for the problem at hand. For instance, it is generally crucial to resort to warm-starting to exploit the resemblance of consecutive control iterations. While a large range of off-the-shelf QP solvers is available, only a few are suited to exploit problem structure and warm-starting capacities adequately. In this work, we propose the ProxQP algorithm, a new and efficient QP solver that exploits QP structures by leveraging primal-dual augmented Lagrangian techniques. For convex QPs, ProxQP features a global convergence guarantee to the closest feasible QP, an essential property for safe closedloop control. We illustrate its practical performance on various standard robotic and control experiments, including a real-world closed-loop model predictive control application. While originally tailored for robotics applications, we show that ProxQP also performs at the level of state of the art on generic QP problems, making ProxQP suitable for use as an off-the-shelf solver for regular applications beyond robotics.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://hal.science/hal-04198663/document"&gt;Paper&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/Simple-Robotics/proxsuite"&gt;ProxSuite&lt;/a&gt; software distribution with an implementation of ProxQP&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/proxqp_balancer"&gt;Model predictive control balancer&lt;/a&gt; used in the real-robot experiment&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="doi" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/doi.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/TRO.2025.3577107"&gt;10.1109/TRO.2025.3577107&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="bibtex"&gt;
&lt;h2&gt;BibTeX&lt;a class="headerlink" href="#bibtex" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="highlight"&gt;&lt;pre&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;@article&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class="nl"&gt;bambade2025tro&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;title&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{{ProxQP: an Efficient and Versatile Quadratic Programming Solver for Real-Time Robotics Applications and Beyond}}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;author&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{Bambade, Antoine and Schramm, Fabian and Kazdadi, Sarah El and Caron, St{\&amp;#39;e}phane and Taylor, Adrien and Carpentier, Justin}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;journal&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{IEEE Transactions on Robotics}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;year&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{2025}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;url&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{https://inria.hal.science/hal-04198663}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="w"&gt;  &lt;/span&gt;&lt;span class="na"&gt;doi&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;{10.1109/TRO.2025.3577107}&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;
&lt;span class="p"&gt;}&lt;/span&gt;
&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Publications"/><category term="Recent works"/><category term="Optimization"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Wheeled inverted pendulum model</title><link href="https://scaron.info/robotics/wheeled-inverted-pendulum-model.html" rel="alternate"/><published>2023-08-27T00:00:00+02:00</published><updated>2023-08-27T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2023-08-27:/robotics/wheeled-inverted-pendulum-model.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;The wheeled inverted pendulum is a nonlinear inverted pendulum attached to a
wheel rolling without slipping on the floor. In this post, we review the
assumptions that define it, derive its equation of motion&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B …&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;The wheeled inverted pendulum is a nonlinear inverted pendulum attached to a
wheel rolling without slipping on the floor. In this post, we review the
assumptions that define it, derive its equation of motion&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\ell \ddot{\theta} = g \sin(\theta) - \ddot{r} \cos(\theta),&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1667em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1944em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;and see how to linearize and discretize it for small angles, paving the way for
optimal control applications on real robots.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="system-definition"&gt;
&lt;h2&gt;System definition&lt;a class="headerlink" href="#system-definition" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;img alt="Wheeled inverted pendulum model" class="right max-width-400px" src="https://scaron.info/figures/wheeled-inverted-pendulum.png" /&gt;
&lt;p&gt;The wheeled inverted pendulum (WIP), depicted to the right, consists of a
concentrated mass attached to massless wheels via a massless pole. The
concentrated mass means we have a &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/point-mass-model.html"&gt;point mass model&lt;/a&gt;. The wheels are active, contrary to the
&lt;a class="reference external" href="https://underactuated.mit.edu/acrobot.html#cart_pole"&gt;cart-pole model&lt;/a&gt;
where the wheels are passive and attached to a cart actuated by an external
force. We denote by:&lt;/p&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\ell&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the length of the pole,&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

m&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the mass concentrated at the end of the pole,&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\theta&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the angle of the pole to the vertical (positive when it leans forward), and&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
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r&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the position of the wheel on the ground.&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;p&gt;Since we assume the wheel rolls without slipping, the ground positoin &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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r&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
is related to the wheel's angular coordinate &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;ϕ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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angle &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="kinematics-of-the-center-of-mass"&gt;
&lt;h2&gt;Kinematics of the center of mass&lt;a class="headerlink" href="#kinematics-of-the-center-of-mass" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The position &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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plane, and we introduce the pole vector:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfe := \begin{bmatrix}
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&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left right left" columnspacing="0em 1em 0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{align*}
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\bfe^\bot = [\cos(\theta) \ -\sin(\theta)]&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊥&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; orthogonal to &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfe&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, these derivatives simplify to:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊥&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊥&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
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\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
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\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\dot{\bfe} &amp;amp; = \dot{\theta} \bfe^\bot \\
\ddot{\bfe} &amp;amp; = \ddot{\theta} \bfe^\bot - \dot{\theta}^2 \bfe
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.1826em;vertical-align:-1.3413em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3187em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.25em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3413em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊥&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3187em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1667em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊥&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3413em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;We can now derive the time derivatives of the mass position concisely:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊥&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊥&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\bfc &amp;amp; = \bfr + \ell \bfe \\
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\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:4.6826em;vertical-align:-2.0913em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.5913em;"&gt;&lt;span style="top:-4.7513em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.16em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.5687em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.25em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.0913em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.5913em;"&gt;&lt;span style="top:-4.7513em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.16em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊥&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.5687em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.25em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1667em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊥&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord 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\bfc&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of our system with respect to the generalize coordinates &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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r&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\theta&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="dynamics-of-the-system"&gt;
&lt;h2&gt;Dynamics of the system&lt;a class="headerlink" href="#dynamics-of-the-system" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;img alt="Wheeled inverted pendulum model after simplifying assumptions" class="right max-width-400px" src="https://scaron.info/figures/wheeled-inverted-pendulum-simplified.png" /&gt;
&lt;p&gt;The Newton equation applied to the center of mass of our wheeled inverted pendulum is:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
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\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

m \ddot{\bfc} = m \bfg + \bff_{\mathit{ext}}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.25em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9386em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1864em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathit mtight"&gt;ext&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfg := [0 \ {-g}]&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6389em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the acceleration due to gravity (&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≈&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;9.81&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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g \approx 9.81 \mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6776em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0641em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;9.81&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;) and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfr&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. This simplification is depicted in the nearby figure. Then,&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;∝&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo mathvariant="normal" lspace="0em" rspace="0em"&gt;′&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;≈&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bff_{\mathit{ext}} \propto (\bfc - \bfr&amp;#x27;) \approx (\bfc - \bfr) = f \bfe&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9386em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1864em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathit mtight"&gt;ext&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∝&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0519em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8019em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;′&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;for some magnitude &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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f &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. The Newton equation becomes:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊥&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

m \ddot{\bfr} + m \ell \ddot{\theta} \bfe^\bot - m \ell \dot{\theta}^2 \bfe = m \bfg + f \bfe&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7646em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.25em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0146em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1667em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊥&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Taking the dot products by the two orthonormal vectors &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bfe&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊥&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
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\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfe^\bot&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊥&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, we get:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
     f &amp;amp; = m g \cos(\theta) - m \ell \dot{\theta}^2 + m \ddot{r} \sin(\theta) \\
     m \ell \ddot{\theta} &amp;amp; = m g \sin(\theta) - m \ddot{r} \cos(\theta)
 \end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.1826em;vertical-align:-1.3413em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3187em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1667em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3413em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1944em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3187em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1944em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3413em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Simplifying both sides of the second equation by &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

m&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; leads us to the equation of motion:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\ell \ddot{\theta} = g \sin(\theta) - \ddot{r} \cos(\theta)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1667em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1944em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;¨&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
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r&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the ground position and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\theta&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the angle from the world vertical to the pole axis. In practice, it is common to select &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="linearization-and-discretization"&gt;
&lt;h2&gt;Linearization and discretization&lt;a class="headerlink" href="#linearization-and-discretization" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;For practical applications such as model predictive control, a frequent first step is to turn the equation of motion into a linear time-invariant system:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\dot{\bfx} = \bfA \bfx + \bfB \bfu&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7694em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Let us define our state as &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfx = [ r \ \theta \ \dot{r} \ \dot{\theta} ]&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1813em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0833em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and our control input as &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\theta \ll 1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≪&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, we can apply first order approximations &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;≈&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\cos(\theta) \approx 1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (more precisely, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\sin(\theta) = \theta + o(\theta)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7778em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\cos(\theta) = 1 + o(\theta)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7278em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;). The linearized equation of motion is then given by:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left right left" columnspacing="0em 1em 0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center center center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
    \bfA &amp;amp; = \begin{bmatrix}
        0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 1 &amp;amp; 0 \\
        0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 1 \\
        0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 \\
        0 &amp;amp; \frac{g}{\ell} &amp;amp; 0 &amp;amp; 0
        \end{bmatrix} &amp;amp;
    \bfB &amp;amp; = \begin{bmatrix}
        0 \\
        0 \\
        1 \\
        -\frac{1}{\ell}
        \end{bmatrix}
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:5.1051em;vertical-align:-2.3026em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.8026em;"&gt;&lt;span style="top:-4.8026em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.6526em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.3026em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.8026em;"&gt;&lt;span style="top:-4.8026em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.6526em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.65em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:6.8em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:4.800em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='4.800em' viewBox='0 0 667 4800'&gt;&lt;path d='M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v1200 v1759 h347 v-84
H403z M403 1759 V0 H319 V1759 v1200 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7475em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.4461em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.65em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:6.8em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:4.800em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='4.800em' viewBox='0 0 667 4800'&gt;&lt;path d='M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v1200 v1759 H0 v84 H347z
M347 1759 V0 H263 V1759 v1200 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.3026em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.8026em;"&gt;&lt;span style="top:-4.8026em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.6526em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.3026em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.8026em;"&gt;&lt;span style="top:-4.8026em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.6526em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.65em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:6.8em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:4.800em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='4.800em' viewBox='0 0 667 4800'&gt;&lt;path d='M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v1200 v1759 h347 v-84
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&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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T &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7224em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; between each &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bfx[k]&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and its successor &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfx[k + 1]&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. We can compute the corresponding state and input matrices as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;exp&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center center center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cosh&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;sinh&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;sinh&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cosh&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mo&gt;∫&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi&gt;exp&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;cosh&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;sinh&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{align*}
\bfA_d &amp;amp; = \exp(\bfA T) = \begin{bmatrix}
    1 &amp;amp; 0 &amp;amp; T &amp;amp; 0 \\
    &amp;amp; \cosh{\left(T \omega \right)} &amp;amp; 0 &amp;amp; \frac{\sinh{\left(T \omega \right)}}{\omega} \\
    0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 1 &amp;amp; 0 \\
    0 &amp;amp; \omega \sinh{\left(T \omega \right)} &amp;amp; 0 &amp;amp; \cosh{\left(T \omega \right)}
    \end{bmatrix} \\
\bfB_d &amp;amp; = \int_0^T \exp(\bfA \tau) \bfB \mathrm{d}\tau = \begin{bmatrix}
    \frac{T^{2}}{2} \\
    \frac{1 - \cosh{\left(T \omega \right)}}{g} \\
    T \\
    \frac{- \omega \sinh{\left(T \omega \right)}}{g}
    \end{bmatrix}
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:11.1301em;vertical-align:-5.3151em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.8151em;"&gt;&lt;span style="top:-8.1101em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:5.0301em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.5451em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:5.0301em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.3151em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.8151em;"&gt;&lt;span style="top:-8.1101em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:5.0301em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;exp&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.65em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:6.8em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:4.800em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='4.800em' viewBox='0 0 667 4800'&gt;&lt;path d='M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v1200 v1759 h347 v-84
H403z M403 1759 V0 H319 V1759 v1200 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.735em;"&gt;&lt;span style="top:-4.905em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.535em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.335em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.135em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.235em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.735em;"&gt;&lt;span style="top:-4.905em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.535em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;cosh&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.335em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.135em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sinh&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.235em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.735em;"&gt;&lt;span style="top:-4.905em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.535em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.335em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.135em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.235em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.735em;"&gt;&lt;span style="top:-4.905em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.535em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.01em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.485em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mop mtight"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace mtight" style="margin-right:0.1952em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="minner mtight"&gt;&lt;span class="mopen mtight delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.335em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.135em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.01em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;cosh&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.235em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.65em;"&gt;&lt;span style="top:-4.65em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:6.8em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:4.800em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='4.800em' viewBox='0 0 667 4800'&gt;&lt;path d='M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v1200 v1759 H0 v84 H347z
M347 1759 V0 H263 V1759 v1200 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.5451em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:5.0301em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop op-symbol large-op" style="margin-right:0.44445em;position:relative;top:-0.0011em;"&gt;∫&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5912em;"&gt;&lt;span style="top:-1.7881em;margin-left:-0.4445em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.8129em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9119em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;exp&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.95em;"&gt;&lt;span style="top:-4.95em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:7.4em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:5.400em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='5.400em' viewBox='0 0 667 5400'&gt;&lt;path d='M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v1800 v1759 h347 v-84
H403z M403 1759 V0 H319 V1759 v1800 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.45em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.0301em;"&gt;&lt;span style="top:-5.0301em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.0179em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.0179em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.394em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.931em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.6601em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.0179em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.01em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.485em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mop mtight"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace mtight" style="margin-right:0.1952em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="minner mtight"&gt;&lt;span class="mopen mtight delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.4811em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.339em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.0179em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.969em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.0179em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.01em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.485em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace mtight" style="margin-right:0.1952em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop mtight"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace mtight" style="margin-right:0.1952em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="minner mtight"&gt;&lt;span class="mopen mtight delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.4811em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.5301em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.95em;"&gt;&lt;span style="top:-4.95em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:7.4em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:5.400em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='5.400em' viewBox='0 0 667 5400'&gt;&lt;path d='M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v1800 v1759 H0 v84 H347z
M347 1759 V0 H263 V1759 v1800 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.45em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.3151em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where we denote by &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msqrt&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msqrt&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfH{\boldsymbol{H}}
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\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\omega := \sqrt{g / \ell}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.24em;vertical-align:-0.305em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord sqrt"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.935em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-3.2em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.2em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord" style="padding-left:1em;"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.895em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.2em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="hide-tail" style="min-width:1.02em;height:1.28em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='400em' height='1.28em' viewBox='0 0 400000 1296' preserveAspectRatio='xMinYMin slice'&gt;&lt;path d='M263,681c0.7,0,18,39.7,52,119
c34,79.3,68.167,158.7,102.5,238c34.3,79.3,51.8,119.3,52.5,120
c340,-704.7,510.7,-1060.3,512,-1067
l0 -0
c4.7,-7.3,11,-11,19,-11
H40000v40H1012.3
s-271.3,567,-271.3,567c-38.7,80.7,-84,175,-136,283c-52,108,-89.167,185.3,-111.5,232
c-22.3,46.7,-33.8,70.3,-34.5,71c-4.7,4.7,-12.3,7,-23,7s-12,-1,-12,-1
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c-22,17.3,-33.3,26,-34,26s-26,-26,-26,-26s76,-59,76,-59s76,-60,76,-60z
M1001 80h400000v40h-400000z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.305em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the natural frequency of the inverted pendulum. We can ask &lt;a class="reference external" href="https://www.sympy.org/"&gt;SymPy&lt;/a&gt; to carry out these calculations for us:&lt;/p&gt;
&lt;pre class="code python literal-block"&gt;
&lt;span class="kn"&gt;import&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nn"&gt;sympy&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;

&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;omega&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sympy&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Symbol&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;omega&amp;quot;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;positive&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="kc"&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;finite&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="kc"&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;l&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sympy&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Symbol&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;l&amp;quot;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;positive&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="kc"&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;finite&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="kc"&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;A&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sympy&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Matrix&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;    &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;],&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;],&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;],&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;omega&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;],&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;    &lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;B&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sympy&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Matrix&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]])&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;T&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sympy&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Symbol&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;T&amp;quot;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;

&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;A_d&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;sympy&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;exp&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;A&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;simplify&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;B_d&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;A_d&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;simplify&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;integrate&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;
&lt;/pre&gt;
&lt;p&gt;In this &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_time-invariant_system#Discrete-time_systems"&gt;discrete-time, linear time-invariant&lt;/a&gt; form, the wheeled inverted pendulum is ripe for control, for instance by pole placement or linear model predictive control.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The wheeled inverted pendulum is closely related to the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/linear-inverted-pendulum-model.html"&gt;linear inverted pendulum&lt;/a&gt;, commonly used in bipedal locomotion, and to the &lt;em&gt;cart-pole&lt;/em&gt; model. It has been applied widely in model predictive control, be it with the linear-quadratic regulator (no inequality constraints) or by linear model predictive control (with inequality constraints, such as velocity and acceleration limits). For prototyping, you can check out a standalone Python example of the latter &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/qpmpc/blob/9d39b617b13fe5c6bf22c4e11e6246c075255087/examples/wheeled_inverted_pendulum.py"&gt;in the qpmpc library&lt;/a&gt;. For a real-robot use case, you will find code for the same model running in the &lt;a class="reference external" href="https://github.com/upkie/mpc_balancer"&gt;MPC balancer&lt;/a&gt; for Upkie wheeled bipeds.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Robotics"/><category term="Models"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Twisting friction at surface contacts</title><link href="https://scaron.info/robotics/twisting-friction-at-surface-contacts.html" rel="alternate"/><published>2023-07-22T00:00:00+02:00</published><updated>2023-07-22T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2023-07-22:/robotics/twisting-friction-at-surface-contacts.html</id><summary type="html">&lt;img alt="Contact force inside a Coulomb friction cone" class="right" src="https://scaron.info/figures/friction-cone-frame.png" /&gt;
&lt;p&gt;When dealing with a planar surface contact, such as the foot of a humanoid on a flat ground or the palm of its hand against a wall, friction fights against the two surfaces rotating agaisnt each other, that is, rotation along the contact normal. This rotation is often called &lt;em&gt;twisting …&lt;/em&gt;&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;img alt="Contact force inside a Coulomb friction cone" class="right" src="https://scaron.info/figures/friction-cone-frame.png" /&gt;
&lt;p&gt;When dealing with a planar surface contact, such as the foot of a humanoid on a flat ground or the palm of its hand against a wall, friction fights against the two surfaces rotating agaisnt each other, that is, rotation along the contact normal. This rotation is often called &lt;em&gt;twisting&lt;/em&gt; or &lt;em&gt;yaw&lt;/em&gt; rotation, and so there should be some twisting friction balancing moments along the contact normal to prevent it. Coulomb friction gives us a model for linear forces:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\| \bff_{t} \| \leq \mu f_z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1864em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where we align the &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\bff_t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9386em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1864em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the orthogonal tangential force, and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
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\def\zd{\dot{z}}

\mu&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the adimensional Coulomb friction coefficient.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;How can we find a similar model for twisting friction?&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="coulomb-like-model"&gt;
&lt;h2&gt;Coulomb-like model&lt;a class="headerlink" href="#coulomb-like-model" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A straightforward idea is to mimic Coulomb friction, but with the moment &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\tau_z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of contact forces along the contact normal instead of the tangential force &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\bff_t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9386em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1864em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. The formula would look like this:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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| \tau_z | \leq \mu_\mathit{twist} f_z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3088em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathit mtight"&gt;twist&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

| \tau_z | \leq d_\mathit{twist} f_z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3088em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathit mtight"&gt;twist&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where the SI unit of &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\zd{\dot{z}}

d_\mathit{twist}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3088em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathit mtight"&gt;twist&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the meter. But then, how do we identify the value of &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
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d_\mathit{twist}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3088em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathit mtight"&gt;twist&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; on an actual system? Does it depend on the sizes of the two surfaces in contact?&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="twisting-friction-model"&gt;
&lt;h2&gt;Twisting friction model&lt;a class="headerlink" href="#twisting-friction-model" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;As it turns out, yes. This distance not only depends on the sizes of the two surfaces in contact, but also on the location of the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/zero-tilting-moment-point.html"&gt;center of pressure&lt;/a&gt; within the contact area. For a rectangular &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;Y&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfT{\boldsymbol{T}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

2X \times 2Y&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7667em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; contact, we can actually compute the inequality exactly by integrating &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/friction-cones.html#linearized-friction-cones"&gt;linearized friction cones&lt;/a&gt; over the contact area (short version in &lt;a class="reference external" href="https://hal.science/hal-02108449/document#page=3"&gt;this paper&lt;/a&gt;, full version around &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/papers/thesis.pdf#page=82"&gt;p. 82 of this thesis&lt;/a&gt;). Considering the contact wrench &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfw = (\bff, \bftau)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; at the center of the area, the resulting formula is:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
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\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

| \tau_z - \tau_z^* | \leq \mu d_\mathit{CoP} f_z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathit mtight"&gt;CoP&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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d_\mathit{CoP}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathit mtight"&gt;CoP&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the distance from the center of pressure (CoP) to the nearest edge of the contact area, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\mu&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the usual coefficient of friction, and a &amp;quot;nominal&amp;quot; moment &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\tau_z^*&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9357em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; appears. This moment is defined as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;Y&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\tau_z^* := |X f_y - \mu x_\mathit{CoP} f_z| + |Y f_x - \mu y_\mathit{CoP} f_z|&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9857em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0361em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathit mtight"&gt;CoP&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathit mtight"&gt;CoP&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;It is a CoP-dependent &amp;quot;safest&amp;quot; moment to avoid twisting slippage. Expressed like this, the twisting-friction inequality constraint looks nonlinear, but it is fortunately linear when we formulate it as a linear &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/wrench-friction-cones.html#wrench-friction-cone-for-surface-contacts"&gt;wrench friction cone&lt;/a&gt;:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center center center center center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Y&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Y&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Y&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Y&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;μ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;Y&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" 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\begin{bmatrix}
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    +Y &amp;amp; -X &amp;amp; -(X + Y) \mu &amp;amp; -\mu &amp;amp; +\mu &amp;amp; -1 \\
    +Y &amp;amp; +X &amp;amp; -(X + Y) \mu &amp;amp; -\mu &amp;amp; -\mu &amp;amp; -1 \\
    +Y &amp;amp; +X &amp;amp; -(X + Y) \mu &amp;amp; +\mu &amp;amp; +\mu &amp;amp; +1 \\
    +Y &amp;amp; -X &amp;amp; -(X + Y) \mu &amp;amp; +\mu &amp;amp; -\mu &amp;amp; +1 \\
    -Y &amp;amp; +X &amp;amp; -(X + Y) \mu &amp;amp; -\mu &amp;amp; +\mu &amp;amp; +1 \\
    -Y &amp;amp; -X &amp;amp; -(X + Y) \mu &amp;amp; -\mu &amp;amp; -\mu &amp;amp; +1
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
    f_x \\
    f_y \\
    f_z \\
    \tau_x \\
    \tau_x \\
    \tau_z
\end{bmatrix}
\leq
 \begin{bmatrix}
    0 \\
    0 \\
    0 \\
    0 \\
    0 \\
    0 \\
    0 \\
    0
\end{bmatrix}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:9.6001em;vertical-align:-4.5501em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.0499em;"&gt;&lt;span style="top:-7.0499em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:11.6em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:9.600em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='9.600em' viewBox='0 0 667 9600'&gt;&lt;path d='M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v6000 v1759 h347 v-84
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style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:1.19em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.05em;"&gt;&lt;span style="top:-7.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:1.19em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.05em;"&gt;&lt;span style="top:-7.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:1.19em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.22222em;"&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.05em;"&gt;&lt;span style="top:-7.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:1.19em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.05em;"&gt;&lt;span style="top:-7.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:1.19em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;μ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.05em;"&gt;&lt;span style="top:-7.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:1.19em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.0499em;"&gt;&lt;span style="top:-7.0499em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:11.6em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:9.600em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='9.600em' viewBox='0 0 667 9600'&gt;&lt;path d='M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v6000 v1759 H0 v84 H347z
M347 1759 V0 H263 V1759 v6000 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.5501em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.85em;"&gt;&lt;span style="top:-5.8499em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:9.2em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:7.200em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='7.200em' viewBox='0 0 667 7200'&gt;&lt;path d='M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v3600 v1759 h347 v-84
H403z M403 1759 V0 H319 V1759 v3600 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.85em;"&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.85em;"&gt;&lt;span style="top:-5.8499em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:9.2em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:7.200em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='7.200em' viewBox='0 0 667 7200'&gt;&lt;path d='M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v3600 v1759 H0 v84 H347z
M347 1759 V0 H263 V1759 v3600 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:9.6001em;vertical-align:-4.5501em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.0499em;"&gt;&lt;span style="top:-7.0499em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:11.6em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:9.600em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='9.600em' viewBox='0 0 667 9600'&gt;&lt;path d='M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v6000 v1759 h347 v-84
H403z M403 1759 V0 H319 V1759 v6000 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.5501em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.05em;"&gt;&lt;span style="top:-7.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:1.19em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.0499em;"&gt;&lt;span style="top:-7.0499em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:11.6em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:9.600em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='9.600em' viewBox='0 0 667 9600'&gt;&lt;path d='M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v6000 v1759 H0 v84 H347z
M347 1759 V0 H263 V1759 v6000 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.5501em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;The nonlinear expression is obtained when we divide these linear inequalities by &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

f_z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to reformulate them in terms of the CoP.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The derivation of the twisting friction constraint is a particular case of a more general approach of calculating  &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/wrench-friction-cones.html"&gt;wrench friction cones&lt;/a&gt;, or higher-order friction cones, using &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/blog/polyhedra-and-polytopes.html"&gt;polyhedral geometry&lt;/a&gt;. Other instances of this include computing &lt;a class="reference external" href="http://www.roboticsproceedings.org/rss11/p28.pdf"&gt;centroidal wrench cones by the double-description method&lt;/a&gt; or &lt;a class="reference external" href="https://hal.science/hal-01349880/document"&gt;3D acceleration cones by convex hull algorithms&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Robotics"/><category term="Contact dynamics"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Open source robots: to make, or not to make?</title><link href="https://scaron.info/talks/jnrh-2023.html" rel="alternate"/><published>2023-07-05T00:00:00+02:00</published><updated>2023-07-05T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2023-07-05:/talks/jnrh-2023.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the &lt;a class="reference external" href="https://jnrh2023.sciencesconf.org/program"&gt;Journées Nationales de la Robotique Humanoïde&lt;/a&gt; on 5 July 2023.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This short presentation recalls the principles behind &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/The_Open_Source_Definition"&gt;The Open Source Definition&lt;/a&gt; and discusses how we should adapt them to the more general context of open source robots. It is also an invitation to check out …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the &lt;a class="reference external" href="https://jnrh2023.sciencesconf.org/program"&gt;Journées Nationales de la Robotique Humanoïde&lt;/a&gt; on 5 July 2023.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This short presentation recalls the principles behind &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/The_Open_Source_Definition"&gt;The Open Source Definition&lt;/a&gt; and discusses how we should adapt them to the more general context of open source robots. It is also an invitation to check out and update the &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/awesome-open-source-robots"&gt;Awesome Open Source Robots&lt;/a&gt; list, where we list robots and check the features that make them open source: license? Build instructions? Open source software?&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/jnrh-2023.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/awesome-open-source-robots"&gt;Awesome Open Source Robots&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/nmansard/jnrh2023"&gt;Pinocchio tutorial&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="pinocchio-tutorial-1"&gt;
&lt;h2&gt;Pinocchio tutorial&lt;a class="headerlink" href="#pinocchio-tutorial-1" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This tutorial gave a preview of Pinocchio 3 with a focus on combining &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stack-of-tasks/pinocchio"&gt;Pinocchio&lt;/a&gt; with &lt;a class="reference external" href="https://web.casadi.org/"&gt;CasADi&lt;/a&gt; to solve robotics problems such as inverse geometry and trajectory optimization. For example, writing a CasADi computation graph to solve inverse geometry with Pinocchio looks like this:&lt;/p&gt;
&lt;pre class="code python literal-block"&gt;
&lt;span class="kn"&gt;import&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nn"&gt;casadi&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="kn"&gt;from&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nn"&gt;pinocchio&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="kn"&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;casadi&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;cpin&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;

&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cmodel&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;cpin&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Model&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cdata&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;cmodel&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;createData&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;q_sym&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;casadi&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;SX&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;sym&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;q&amp;quot;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;nq&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cpin&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;framesForwardKinematics&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cmodel&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;cdata&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;q_sym&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;

&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;error_function&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;casadi&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Function&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;    &lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;end_effector_error&amp;quot;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;    &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;q_sym&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;],&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;    &lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="n"&gt;cpin&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;log6&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;            &lt;span class="n"&gt;cdata&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;oMf&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;end_effector_id&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;inverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;            &lt;span class="n"&gt;cpin&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;SE3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;transform_target_to_world&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;        &lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;vector&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;    &lt;span class="p"&gt;],&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;

&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;opti&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;casadi&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Opti&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;q_var&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;opti&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;variable&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;nq&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cost_function&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;casadi&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;sumsqr&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;error_function&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;q_var&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;opti&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;minimize&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;cost_function&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;opti&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;solver&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="s2"&gt;&amp;quot;ipopt&amp;quot;&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;sol&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;opti&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;solve_limited&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;q_sol&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;opti&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;value&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;q_var&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;
&lt;/pre&gt;
&lt;p&gt;The tutorial ships a binary pre-release of Pinocchio 3 that can be installed by following &lt;a class="reference external" href="https://github.com/nmansard/jnrh2023#getting-started"&gt;these instructions&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="jupyter-notebooks"&gt;
&lt;h3&gt;Jupyter notebooks&lt;a class="headerlink" href="#jupyter-notebooks" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/nmansard/jnrh2023/blob/bad0f9638721b09e8e134188e8fad96624fbaa08/0_setup.ipynb"&gt;Installing Pinocchio 3's preview&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/nmansard/jnrh2023/blob/bad0f9638721b09e8e134188e8fad96624fbaa08/1_invgeom.ipynb"&gt;Inverse geometry&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/nmansard/jnrh2023/blob/bad0f9638721b09e8e134188e8fad96624fbaa08/2_trajopt_geom.ipynb"&gt;Trajectory optimization&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/nmansard/jnrh2023/blob/bad0f9638721b09e8e134188e8fad96624fbaa08/3_contact_dynamics.ipynb"&gt;Constrained dynamics&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="html" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/html5.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/nmansard/jnrh2023/blob/bad0f9638721b09e8e134188e8fad96624fbaa08/4_with_obstacles.ipynb"&gt;Working with obstacles&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="slides-1"&gt;
&lt;h3&gt;Slides&lt;a class="headerlink" href="#slides-1" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://gepettoweb.laas.fr/talks/jnrh2023/presentation%20-%20Pinocchio.pdf"&gt;Overview of Pinocchio&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://gepettoweb.laas.fr/talks/jnrh2023/setup.pdf"&gt;Installing Pinocchio 3's preview&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://gepettoweb.laas.fr/talks/jnrh2023/1%20Inverse%20geometry.pdf"&gt;Inverse geometry&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://gepettoweb.laas.fr/talks/jnrh2023/2%20trajectory%20optimization.pdf"&gt;Trajectory optimization&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://gepettoweb.laas.fr/talks/jnrh2023/presentation%20-%20Constraint%20Dynamics.pdf"&gt;Constrained dynamics&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://gepettoweb.laas.fr/talks/jnrh2023/jnrh_collision_detection.pdf"&gt;Collision detection&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="about-jnrh"&gt;
&lt;h2&gt;About JNRH&lt;a class="headerlink" href="#about-jnrh" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;JNRH are one of the main French-speaking forum for the academic and industrial community studying humanoid and legged robots, biomechanics, and complex polyarticular systems that interact physically and cognitively with their environment. The goal of this forum is to bring together the national research community to discuss the various scientific topics related to these fields: mechanical and mechatronic design, modeling and simulation, control, numerical optimization, planning, learning, perception, motion analysis, etc. Doctoral students, postdoctoral researchers, and scientists are invited to present their latest work and research interests in the context of open scientific discussions. JNRH are also an opportunity to exchange ideas about the organization of our community, particularly in preparation for the IEEE/RAS Humanoids conference that will take place in Nancy in 2024.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Talks"/><category term="Talks"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Jacobian of a kinematic task and derivatives on manifolds</title><link href="https://scaron.info/robotics/jacobian-of-a-kinematic-task-and-derivatives-on-manifolds.html" rel="alternate"/><published>2023-02-01T00:00:00+01:00</published><updated>2023-02-01T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2023-02-01:/robotics/jacobian-of-a-kinematic-task-and-derivatives-on-manifolds.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;In inverse kinematics, our control problem is to bring task &lt;em&gt;residuals&lt;/em&gt;, also known as task &lt;em&gt;errors&lt;/em&gt;, to zero. If we denote by &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG …&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;In inverse kinematics, our control problem is to bring task &lt;em&gt;residuals&lt;/em&gt;, also known as task &lt;em&gt;errors&lt;/em&gt;, to zero. If we denote by &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfe(\bfq)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the residual of a task when our robot is in configuration &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="script"&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfq \in \mathcal{C}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathcal" style="margin-right:0.05834em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, as well as &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfJ(\bfq)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the Jacobian of the task, we can solve inverse kinematics by integrating velocities &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

\qd&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8757em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; computed as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;α&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi&gt;α&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bfJ(\bfq) \qd = - \alpha \bfe(\bfq), \ \alpha &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.0037em;"&gt;α&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.0037em;"&gt;α&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;In this post, we will clarify the definition of the Jacobian of a kinematic task, and see on a practical example why it matters to keep in mind this definition for 6D pose tasks.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="jacobian-of-a-task"&gt;
&lt;h2&gt;Jacobian of a task&lt;a class="headerlink" href="#jacobian-of-a-task" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A kinematic task is fully defined by the residual function &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfe(\bfq)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; that should be brought to zero. The Jacobian of the task is then the Jacobian of this residual:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;div class="section" id="jacobian-of-a-position-task"&gt;
&lt;h3&gt;Jacobian of a position task&lt;a class="headerlink" href="#jacobian-of-a-position-task" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;In &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/differential-inverse-kinematics.html"&gt;this previous note&lt;/a&gt;, we considered the case of a &lt;em&gt;position&lt;/em&gt; task, and defined its Jacobian as follows:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\bfe_p(\bfq) &amp;amp; = \bfp - \bfp^* \\
\bfJ_p(\bfq) &amp;amp; = \frac{\partial \bfp}{\partial \bfq}(\bfq)
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:4.0519em;vertical-align:-1.7759em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.2759em;"&gt;&lt;span style="top:-4.8074em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.7759em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.7759em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.2759em;"&gt;&lt;span style="top:-4.8074em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.7759em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8804em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.7759em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This definition works because in this instance &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
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\frac{\partial \bfp}{\partial \bfq} = \frac{\partial \bfe_p}{\partial \bfq}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.4133em;vertical-align:-0.4811em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9322em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.4461em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.4811em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.4745em;vertical-align:-0.4811em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9934em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.5073em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1645em;"&gt;&lt;span style="top:-2.357em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2819em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.4811em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. However, this way of defining the Jacobian (from the position coordinates rather than from the error function) does not generalize well to Lie-group tasks like orientation or pose tasks, whose Jacobians will &lt;em&gt;not&lt;/em&gt; be the same as the Jacobian of the corresponding orientation or pose.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="pose-task-definition"&gt;
&lt;h2&gt;Pose task definition&lt;a class="headerlink" href="#pose-task-definition" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Let us analyze the case of a &lt;em&gt;pose task&lt;/em&gt;, where we control the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/kinematics-jargon.html#lexicon"&gt;pose&lt;/a&gt; &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;E&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;div class="section" id="pose-task-residual"&gt;
&lt;h3&gt;Pose task residual&lt;a class="headerlink" href="#pose-task-residual" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;We can define the residual of our pose task as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;⊖&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfe(\bfq) := {}_b \bfxi_{0b} = \bfT_{0t} \ominus \bfT_{0b} = \log_6(\bfT_{b0} \bfT_{0t}) = \log_6(\bfT_{bt})&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" 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class="mbin"&gt;⊖&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span 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\log_6 : SE(3) \to se(3)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9386em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05764em;"&gt;SE&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;→&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;se&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; maps poses (elements of the Lie group &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;E&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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SE(3)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05764em;"&gt;SE&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;) to &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/screw-theory.html"&gt;twists&lt;/a&gt; (elements of the corresponding Lie algebra &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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se(3)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;se&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;). The operator &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;⊖&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

\ominus&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6667em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;⊖&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is called the right-minus. These concepts are introduced, for instance, in the first sections of the &lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/abs/1812.01537"&gt;micro Lie theory&lt;/a&gt; (MLT) writeup (equations (15) and (26)).&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Formally, this residual is a function &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="script"&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;→&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfe : \mathcal{C} \to se(3)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathcal" style="margin-right:0.05834em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;→&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;se&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; from the configuration space &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="script"&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="frame-jacobian"&gt;
&lt;h3&gt;Frame Jacobian&lt;a class="headerlink" href="#frame-jacobian" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The Jacobian of the pose of our frame, not to be confused with the Jacobian of the pose task, is:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;lim&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;→&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⊕&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;⊖&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;exp&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="script"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo fence="true"&gt;∣&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
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\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
{}_b \bfJ_{0b}(\bfq)
&amp;amp; = \frac{\partial \bfT_{0b}}{\partial \bfq}(\bfq) \\
&amp;amp; = \lim_{\bftau \to \bfzero} \frac{\bfT_{0b}(\bfq \oplus \bftau) \ominus \bfT_{0b}(\bfq)}{\bftau} \\
&amp;amp; = \left.\frac{\partial \log_6 (\bfT_{b0}(\bfq) \cdot (\bfT_{0b}(\bfq) \cdot \exp_{\mathcal{c}}(\bftau)))}{\partial \bftau} \right|_{\bftau=\bfzero}
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:7.7457em;vertical-align:-3.6228em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.1228em;"&gt;&lt;span style="top:-6.2014em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.5939em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.1269em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.6228em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.1228em;"&gt;&lt;span style="top:-6.2014em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8804em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.5939em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;span style="top:-2.3829em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel mtight"&gt;→&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathbf mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;lim&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7171em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.427em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⊕&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⊖&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.1269em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.427em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" 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class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.0573em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)))&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.45em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:4.4em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.333em;height:2.400em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.333em' height='2.400em' viewBox='0 0 333 2400'&gt;&lt;path d='M145 15 v585 v1200 v585 c2.667,10,9.667,15,21,15
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\oplus&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6667em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;⊕&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the right-plus operator (MLT: equation (25)) defined from the exponential map &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;exp&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="script"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="fraktur"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;→&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="script"&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\exp_{\mathcal{c}} : \mathfrak{c} \to \mathcal{C}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6747em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;exp&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.0573em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4753em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathfrak"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;→&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathcal" style="margin-right:0.05834em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; from tangent displacements &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;δ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="fraktur"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bftau = \bfv \delta t \in \mathfrak{c}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03785em;"&gt;δ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4753em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathfrak"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to configurations in &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="script"&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\mathcal{C}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathcal" style="margin-right:0.05834em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (MLT: equation (14)). In practice this exponential map corresponds to the &lt;code&gt;integrate&lt;/code&gt; (&lt;a class="reference external" href="https://gepettoweb.laas.fr/doc/stack-of-tasks/pinocchio/master/doxygen-html/namespacepinocchio.html#ac6d83ab51df727a51d3f6caeaa0ff5d9"&gt;docs&lt;/a&gt;) function of Pinocchio:&lt;/p&gt;
&lt;pre class="code literal-block"&gt;
tau = velocity * dt
q * exp(tau) := integrate(model, q, tau)
&lt;/pre&gt;
&lt;p&gt;To be consistent with our use of the right-minus in the residual, we use a right derivative, which is why &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

{}_b \bfJ_{0b}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; maps to the local frame &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
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\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

b&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. This local Jacobian is called the &lt;em&gt;right Jacobian&lt;/em&gt; in micro-Lie terminology (MLT: equation (41a)). In practice we can compute it using the &lt;code&gt;getFrameJacobian&lt;/code&gt; (&lt;a class="reference external" href="https://gepettoweb.laas.fr/doc/stack-of-tasks/pinocchio/master/doxygen-html/namespacepinocchio.html#a5aa19d265b05aaa782bb24ae4d8894f0"&gt;docs&lt;/a&gt;) function of Pinocchio, leaving the reference frame parameter to its default value (&lt;code&gt;LOCAL&lt;/code&gt;).&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="pose-task-jacobian"&gt;
&lt;h3&gt;Pose task Jacobian&lt;a class="headerlink" href="#pose-task-jacobian" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The Jacobian of our pose task is defined by:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfJ(\bfq) := \frac{\partial \bfe}{\partial \bfq}(\bfq)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.2519em;vertical-align:-0.8804em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8804em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;The practical formula, which we will derive below, is:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfJ(\bfq) = -\text{Jlog}_6(\bfT_{tb}) {}_b \bfJ_{0b}(\bfq)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;We see how, contrary to the position task, the Jacobian of the pose task is not the same as the frame Jacobian &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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{}_b \bfJ_{0b}(\bfq).&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; Rather, it is its image by the log-derivative &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\text{Jlog}_6(\bfT_{tb})&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, where the function &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
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\def\bfV{\boldsymbol{V}}
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\text{Jlog}_6&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9386em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the right derivative of the logarithm: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

\text{Jlog}_6(\bfT) := \frac{\partial \log_6(\bfT)}{\partial \bfT}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.3661em;vertical-align:-0.345em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.0211em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.4961em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace mtight" style="margin-right:0.1952em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop mtight"&gt;&lt;span class="mop mtight"&gt;&lt;span class="mtight"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="mtight" style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span style="top:-2.2341em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2659em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. This function is available as &lt;code&gt;Jlog6&lt;/code&gt; (&lt;a class="reference external" href="https://gepettoweb.laas.fr/doc/stack-of-tasks/pinocchio/master/doxygen-html/namespacepinocchio.html#ab17df97cd3cbec6801112c074a8b5377"&gt;docs&lt;/a&gt;) in Pinocchio.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="derivation-of-the-pose-task-jacobian"&gt;
&lt;h2&gt;Derivation of the pose task Jacobian&lt;a class="headerlink" href="#derivation-of-the-pose-task-jacobian" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Let's derive the formula of our pose task Jacobian. Derivatives on manifolds is a bit verbose, so brace yourselves (and check out the micro Lie theory for support). We apply the chain rule carefully:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\bfJ &amp;amp; := \frac{\partial \bfe}{\partial \bfq} \\
&amp;amp; = \frac{\partial \log_6(\bfT_{bt})}{\partial \bfq} \\
&amp;amp; = \frac{\partial \log_6(\bfT_{b0} \bfT_{0t})}{\partial \bfq} \\
&amp;amp; = \frac{\partial \log_6(\bfT_{b0} \bfT_{0t})}{\partial \bfT_{b0}} \frac{\partial \bfT_{b0}}{\partial \bfT_{0b}} \frac{\partial \bfT_{0b}}{\partial \bfq}
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:10.3742em;vertical-align:-4.9371em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.4371em;"&gt;&lt;span style="top:-7.4927em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.427em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.8852em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.427em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.2778em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.427em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:0.3297em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.427em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.9371em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.4371em;"&gt;&lt;span style="top:-7.4927em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.427em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8804em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.8852em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.427em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.427em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8804em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.2778em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.427em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.427em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8804em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:0.3297em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.427em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.427em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.836em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.836em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8804em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.9371em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;In the last step, we have assume that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfT_{0t}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is stationary, otherwise the chain rule would yield a second term with variations &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\partial \bfT_{0t}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; as well. At this point, we can summon two identities that are recalled in both the documentation of &lt;code&gt;Jlog6&lt;/code&gt; and the micro Lie theory writeup. The first one is about the derivative of the log of a product:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\frac{\partial \log_6(\bfA \bfB)}{\partial \bfA} = \frac{\partial \log_6(\bfA \bfB)}{\partial (\bfA \bfB)} \frac{\partial (\bfA \bfB)}{\partial \bfA} = \text{Jlog}_6(\bfA \bfB) \mathbf{Ad}_{\bfB}^{-1}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.113em;vertical-align:-0.686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.427em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.363em;vertical-align:-0.936em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.427em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.936em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.427em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1497em;vertical-align:-0.2513em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;Ad&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8984em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4487em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.1473em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2513em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;The second identity is about the derivative of the inverse of a transform (equation (62) in the micro Lie theory):&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\frac{\partial \bfM^{-1}}{\partial \bfM} = -\mathbf{Ad}_{\bfM}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.2531em;vertical-align:-0.686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5671em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11424em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11424em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;Ad&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3303em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.11424em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;In our context, applying these two formulas yields:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\bfJ &amp;amp; = \text{Jlog}_6(\bfT_{bt}) \mathbf{Ad}^{-1}_{\bfT_{0t}} (-\mathbf{Ad}_{\bfT_{0b}}) \frac{\partial \bfT_{0b}}{\partial \bfq} \\
&amp;amp; = -\text{Jlog}_6(\bfT_{bt}) \mathbf{Ad}_{\bfT_{tb}} \frac{\partial \bfT_{0b}}{\partial \bfq}
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:5.1038em;vertical-align:-2.3019em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.8019em;"&gt;&lt;span style="top:-4.8019em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.25em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.3019em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.8019em;"&gt;&lt;span style="top:-4.8019em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;Ad&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8984em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4487em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.357em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.143em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.1473em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3514em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;Ad&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3303em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.3488em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1512em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2559em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8804em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.25em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;Ad&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3303em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.3488em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1512em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2559em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8804em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.3019em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;So far we have established that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi 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\bfJ(\bfq) = -\text{Jlog}_6(\bfT_{bt}) \mathbf{Ad}_{\bfT_{tb}} {}_b \bfJ_{0b}(\bfq)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0059em;vertical-align:-0.2559em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;Ad&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3303em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.3488em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal 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mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. To conclude, we finally note that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\text{Jlog}_6(\bfT^{-1}) \mathbf{Ad}_{\bfT} = \text{Jlog}_6(\bfT)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1401em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;Ad&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3303em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; as a consequence of:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mo&gt;⇔&lt;/mo&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi&gt;exp&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;exp&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

\log_6(\bfT^{-1}) = -\log_6(\bfT) \ \Leftrightarrow \ \exp(-\bftau) = \exp(\bftau)^{-1}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1401em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;⇔&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;exp&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1141em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;exp&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Things don't commute in Lie groups and one usually needs to &amp;quot;unlearn&amp;quot; some of the algebra from &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
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\mathbb{R}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6889em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathbb"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. For instance, pay attention to the fact that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo mathvariant="normal"&gt;≠&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\log_6(\bfA \bfB) \neq \log_6(\bfA) + \log_6(\bfB)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&lt;span class="mord vbox"&gt;&lt;span class="thinbox"&gt;&lt;span class="rlap"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="inner"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="fix"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; in general (unless the two elements commute; check out the &amp;quot;Baker-Campbell-Hausdorff series&amp;quot; for an expansion of &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\log_6(\bfA \bfB)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; with the extra &amp;quot;things don't commute&amp;quot; terms). But at least the above formula on the logarithm holds. Derivating it yields:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∂&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{align*}
\log_6(\bfT^{-1}) &amp;amp; = -\log_6(\bfT) \\
\frac{\partial \log_6(\bfT^{-1})}{\partial \bfT} &amp;amp; = -\frac{\partial \log_6(\bfT)}{\partial \bfT} \\
-\text{Jlog}_6(\bfT^{-1}) \mathbf{Ad}_{\bfT} &amp;amp; = -\text{Jlog}_6(\bfT)
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:5.6534em;vertical-align:-2.5767em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.0767em;"&gt;&lt;span style="top:-5.7537em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.5671em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.5266em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.5671em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5671em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.6504em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.5671em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;Ad&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3303em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.5767em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.0767em;"&gt;&lt;span style="top:-5.7537em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.5671em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.5266em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.5671em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.427em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord" style="margin-right:0.05556em;"&gt;∂&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.6504em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.5671em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.5767em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Wrapping up, we have shown that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfJ(\bfq) = -\text{Jlog}_6(\bfT_{bt}) \mathbf{Ad}_{\bfT_{tb}} {}_b \bfJ_{0b}(\bfq) = -\text{Jlog}_6(\bfT_{tb}) {}_b \bfJ_{0b}(\bfq)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0059em;vertical-align:-0.2559em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;Ad&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3303em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.3488em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1512em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2559em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span 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class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="effect-of-the-log-derivative"&gt;
&lt;h2&gt;Effect of the log-derivative&lt;a class="headerlink" href="#effect-of-the-log-derivative" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The effect of the log-derivative &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\text{Jlog}_6(\bfT_{tb})&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; on the computed velocity &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\qd&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8757em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; depends on whether the current configuration is singular, as well as on how our inverse kinematics resolves conflicts between competing tasks.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="log-derivative-with-a-single-non-singular-task"&gt;
&lt;h3&gt;Log-derivative with a single non-singular task&lt;a class="headerlink" href="#log-derivative-with-a-single-non-singular-task" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;Suppose that the pose task has a non-singular Jacobian, and we have a single task in our inverse kinematics problem. Surprisingly, in that case a simplification occurs and the log-derivative has no effect on the resulting velocity:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mtext&gt; non-singular &lt;/mtext&gt;&lt;mo&gt;⇒&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;α&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mo&gt;⇔&lt;/mo&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;α&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfJ(\bfq) \text{ non-singular } \Rightarrow \left[
\bfJ(\bfq) \qd = -\alpha \bfe(\bfq) \ \Leftrightarrow \ {}_b \bfJ_{0b}(\bfq) \qd = -\alpha \bfe(\bfq)
\right]&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt; non-singular &lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;⇒&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.0037em;"&gt;α&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;⇔&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.0037em;"&gt;α&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Note the square brackets in this formula: the two Jacobian matrices are not equal, which would have been &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∀&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

\forall \bfv, \bfJ(\bfq) \bfv = {}_b \bfJ_{0b}(\bfq) \bfv&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∀&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;; rather, they define the same solution &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\qd&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8757em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to the task.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Here is one way to prove this formula:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;α&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;α&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;α&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;α&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
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\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\bfJ(\bfq) \qd &amp;amp; = -\alpha \bfe(\bfq)\\
\qd &amp;amp; = -\alpha \bfJ(\bfq)^{-1} \bfe(\bfq) \\
\qd &amp;amp; = -\alpha {}_b \bfJ_{0b}(\bfq)^{-1} \text{Jlog}_6(\bfT_{tb})^{-1} \bfe(\bfq) \\
\qd &amp;amp; = -\alpha {}_b \bfJ_{0b}(\bfq)^{-1} \bfe(\bfq)
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:6.0723em;vertical-align:-2.7862em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.2862em;"&gt;&lt;span style="top:-5.4462em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.9221em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3979em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.8738em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.7862em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.2862em;"&gt;&lt;span style="top:-5.4462em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.0037em;"&gt;α&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.9221em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.0037em;"&gt;α&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3979em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.0037em;"&gt;α&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.8738em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.0037em;"&gt;α&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.7862em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where the last step derives from the general identity &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\text{Jlog}_6(\bfT^{-1})^{-1} \log_6(\bfT) = \log_6(\bfT)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1401em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. We can check this identity analytically with the simpler formula for &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\text{Jlog}_3&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9386em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; on &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;O&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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SO(3)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;SO&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (MLT: equations (143) and (144)). Denoting by &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bftheta = \log_3(\bfR)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, we have:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;log&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;…&lt;/mo&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;…&lt;/mo&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{align*}
\text{Jlog}_3(\bfR^{-1})^{-1} \log_3(\bfR) &amp;amp; = \left[\bfI - \frac{1 - \cos \theta}{\theta^2} [-\bftheta]_\times + \frac{\theta - \sin \theta}{\theta^3} [-\bftheta]_\times^2\right] \bftheta \\
&amp;amp; = \bftheta - \left(\ldots\right) [\bftheta]_\times \bftheta + \left(\ldots\right) [\bftheta]_\times^2 \bftheta \\
&amp;amp; = \bftheta
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:5.7241em;vertical-align:-2.6121em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.1121em;"&gt;&lt;span style="top:-5.1121em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mop"&gt;lo&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.9979em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.4979em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.6121em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.1121em;"&gt;&lt;span style="top:-5.1121em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7401em;"&gt;&lt;span style="top:-2.989em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2583em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7401em;"&gt;&lt;span style="top:-2.989em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3053em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.9979em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;…&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2583em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;…&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3053em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.4979em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03194em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.6121em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where we used the fact that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfv \times \bfv = \bfzero&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6667em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; for any vector &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfv&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. The proof on &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;E&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
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\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

SE(3)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05764em;"&gt;SE&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; using the more complicated formula of &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
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\text{Jlog}_6&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9386em;vertical-align:-0.2441em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord"&gt;Jlog&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.207em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, which is listed for instance in the &lt;a class="reference external" href="https://gepettoweb.laas.fr/doc/stack-of-tasks/pinocchio/master/doxygen-html/namespacepinocchio.html#ab17df97cd3cbec6801112c074a8b5377"&gt;Jlog6 documentation&lt;/a&gt;, is left to the reader 😉 We can also check it numerically:&lt;/p&gt;
&lt;pre class="code python literal-block"&gt;
&lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&amp;gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="kn"&gt;import&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nn"&gt;pinocchio&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="k"&gt;as&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nn"&gt;pin&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&amp;gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="kn"&gt;import&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nn"&gt;numpy&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="k"&gt;as&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="nn"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&amp;gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;T&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;pin&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;SE3&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Random&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&amp;gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;pin&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;log6&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;  &lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mf"&gt;0.0952361&lt;/span&gt;    &lt;span class="mf"&gt;1.04225&lt;/span&gt;  &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mf"&gt;0.718962&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;  &lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mf"&gt;0.85911&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mf"&gt;2.44664&lt;/span&gt;  &lt;span class="mf"&gt;0.51629&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;

&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;&amp;gt;&amp;gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;pin&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Motion&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;np&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;linalg&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;inv&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;pin&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;Jlog6&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;inverse&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;()))&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;&amp;#64;&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;pin&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;log6&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;))&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;  &lt;span class="n"&gt;v&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mf"&gt;0.0952361&lt;/span&gt;    &lt;span class="mf"&gt;1.04225&lt;/span&gt;  &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mf"&gt;0.718962&lt;/span&gt;&lt;span class="w"&gt;
&lt;/span&gt;  &lt;span class="n"&gt;w&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mf"&gt;0.85911&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class="mf"&gt;2.44664&lt;/span&gt;  &lt;span class="mf"&gt;0.51629&lt;/span&gt;
&lt;/pre&gt;
&lt;p&gt;where we called &lt;code&gt;np.linalg.inv&lt;/code&gt; for illustrative purposes. (In practice, it is better to &lt;code&gt;np.linalg.solve(A, b)&lt;/code&gt; rather than &lt;code&gt;np.linalg.inv(A) &amp;#64; b&lt;/code&gt;. &lt;a class="reference external" href="https://www.johndcook.com/blog/2010/01/19/dont-invert-that-matrix/"&gt;Don't invert that matrix&lt;/a&gt;.)&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="log-derivative-with-multiple-weighted-tasks"&gt;
&lt;h3&gt;Log-derivative with multiple weighted tasks&lt;a class="headerlink" href="#log-derivative-with-multiple-weighted-tasks" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;A key question in inverse kinematics arises when we have &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/differential-inverse-kinematics.html#multiple-tasks"&gt;multiple tasks&lt;/a&gt; that cannot be all fulfilled at the same time. As of writing this note, the two main answers to this question are &lt;em&gt;weighted&lt;/em&gt; and &lt;em&gt;lexicographic&lt;/em&gt; optimization. In weighted optimization, we associate a weight &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

w &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5782em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02691em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to each task, and penalize task residuals more for tasks that have higher weights. This is the approach followed by &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/pink"&gt;Pink&lt;/a&gt;, an inverse kinematics library in Python based on Pinocchio.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Before v0.8.0, the pose task in Pink implemented the frame Jacobian &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

{}_b \bfJ_{0b}(\bfq)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; as task Jacobian. This had worked in practical cases from the library's users, until we tried to apply it in conjunction with a damping task to an &lt;a class="reference external" href="https://gregwar.github.io/omnidirectional-wheeled-robots"&gt;omnidirectional wheeled robot&lt;/a&gt;. Here is the resulting behavior in Pink v0.7.0:&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Pose task behavior when using the wrong Jacobian" class="center max-width-80pct" src="https://scaron.info/images/pink-wrong-jacobian.gif" /&gt;
&lt;p&gt;Upgrading to Pink v0.8.0, which added the missing log-derivative to the Jacobian formula, running the same code results in:&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Pose task behavior when using the right Jacobian (which, funnily, is also a right Jacobian!)" class="center max-width-80pct" src="https://scaron.info/images/pink-right-jacobian.gif" /&gt;
&lt;p&gt;The corresponding code is available in the &lt;code&gt;omnidirectional_wheeled_robot.py&lt;/code&gt; &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/pink/blob/3159f76c4848a3b04b4bb8b24a206741ee49638d/examples/omnidirectional_three_wheeled_robot.py"&gt;example&lt;/a&gt; from the project repository. The numerical instability before v0.8.0 is related to the fact that this example weighs position and orientation coordinates differently, and that the task is in competition with a damping task. If we suppose no constraint, the quadratic program solved by the IK can be written as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;arg&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;min&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mo&gt;⇔&lt;/mo&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfv^* = \arg\min_{\bfv} \frac{1}{2} \bfv^T \bfP \bfv + \bfq^T \bfv \ \Leftrightarrow \ \bfP \bfv^* = - \bfq&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0214em;vertical-align:-0.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;ar&lt;span style="margin-right:0.01389em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;min&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0858em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;⇔&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;With our pose task and a damping task, the matrix &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
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&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mtext&gt;Jlog&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{align*}
\bfJ_l &amp;amp; := -\text{Jlog}_6(\bfT_{tb}) \\
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\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:6.1547em;vertical-align:-2.8273em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.3273em;"&gt;&lt;span style="top:-5.4873em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" 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style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.8327em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.8273em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfW&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is a diagonal weight matrix applied to the position and orientation coordinates of our pose task (&lt;a class="reference external" href="https://stephane-caron.github.io/pink/tasks.html#pink.tasks.body_task.BodyTask.cost"&gt;docs&lt;/a&gt;). If there were no damping task (&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\lambda = 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;), we could simplify both sides of the equation &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bfP \bfv^* = -\bfq&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; by the inverse &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\zd{\dot{z}}

(\bfW \bfJ_l \bfJ_b)^{-T}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0913em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, resulting in the simplification:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
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\def\bfr{\boldsymbol{r}}
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\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\begin{align*}
\bfP \bfv^* &amp;amp; = -\bfq \\
\bfJ_l \bfJ_b \bfv^* &amp;amp; = -\bfe \\
\bfJ_b \bfv^* &amp;amp; = -\bfJ_l^{-1} \bfe = -\bfe \\
\bfv^* &amp;amp; = -\bfJ_b^{-1} \bfe
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:6.1002em;vertical-align:-2.8001em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.3001em;"&gt;&lt;span style="top:-5.4601em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span 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class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.8599em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.8001em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.3001em;"&gt;&lt;span style="top:-5.4601em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.9601em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4346em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2654em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.8599em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4346em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2654em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.8001em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where we used again the identity &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bfJ_l^{-1} \bfe = \bfe&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1555em;vertical-align:-0.2654em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4346em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2654em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. Again, in the absence of another task, we see how using the proper &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bfJ = \bfJ_l \bfJ_b&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; or the frame Jacobian &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfJ_{b}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; results in the same behavior. However, as soon as we add the damping task (&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\lambda &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;) we can unroll the same derivation and the resulting solution becomes:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfv^* = -\left[ J_b + \lambda \bfJ_l^{-1} \bfW^{-1} \bfJ_l^{-T} \bfJ_b^{-T}\right]^{-1} \bfe&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.004em;vertical-align:-0.65em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size2"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4346em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2654em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4346em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2654em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4346em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2654em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size2"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.354em;"&gt;&lt;span style="top:-3.6029em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Because of the damping task, the log-derivative &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfJ_l&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is not simplified away any more and affects the resulting velocity. If we had used the frame Jacobian &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfJ_b&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; as task Jacobian, we would have obtained a different velocity:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfv_{wrong} = -\left[ J_b + \lambda \bfW^{-1} \bfJ_b^{-T}\right]^{-1} \bfe&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7305em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02691em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.004em;vertical-align:-0.65em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size2"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.15972em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4346em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2654em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size2"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.354em;"&gt;&lt;span style="top:-3.6029em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;The latter is the velocity that was computed by Pink v0.7.0, the former is the velocity computed by Pink v0.8.0.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A number of implementations out there got the pose task Jacobian wrong, including the one I wrote during my PhD in &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/pymanoid"&gt;pymanoid&lt;/a&gt;! Other libraries do include the log-derivative properly in their code, for instance the optimal control library &lt;a class="reference external" href="https://github.com/loco-3d/crocoddyl/"&gt;Crocoddyl&lt;/a&gt; (see &lt;code&gt;ResidualModelFramePlacementTpl&amp;lt;Scalar&amp;gt;::calcDiff()&lt;/code&gt; at &lt;a class="reference external" href="https://github.com/loco-3d/crocoddyl/blob/0500e398861564b6986d99206a1e0ccec0d66a33/include/crocoddyl/multibody/residuals/frame-placement.hxx#L56"&gt;line 56&lt;/a&gt;) or the motion planner &lt;a class="reference external" href="https://github.com/humanoid-path-planner/hpp-constraints/"&gt;HPP&lt;/a&gt; (see &lt;code&gt;JacobianVisitor::operator()&amp;lt;SE3&amp;gt;&lt;/code&gt; at &lt;a class="reference external" href="https://github.com/humanoid-path-planner/hpp-constraints/blob/afbbfa5170836b809eb367e9194c7e02d1445c6b/src/explicit/implicit-function.cc#L129"&gt;line 129&lt;/a&gt;). This note was written while fixing and writing proper unit tests for the pose task in &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/pink"&gt;Pink&lt;/a&gt;, an inverse kinematics based on Pinocchio. The most helpful read in this process was the &lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/abs/1812.01537"&gt;micro Lie theory&lt;/a&gt; writeup.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;In this post, we used right-plus and right-minus operators along with local frame Jacobians, which is for instance the design choice made in &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/pink"&gt;Pink&lt;/a&gt;. We could also have used left-plus and left-minus operators along with frame Jacobians in the world frame, which is for instance the design choice made in &lt;a class="reference external" href="https://github.com/jrl-umi3218/Tasks"&gt;Tasks&lt;/a&gt;. There is a numerical-stability argument to be made in favor of storing body (local frame) rather than spatial (world frame) vectors, as for instance the instantaneous spatial twist of a mobile robot becomes larger and larger as the robot moves away from the origin of the world frame.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;For orientation tasks in &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;O&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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SO(3)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;SO&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, it is also possible to derive equivalent &lt;a class="reference external" href="https://roboticexplorationlab.org/papers/planning_with_attitude.pdf"&gt;orientation task Jacobians with quaternions&lt;/a&gt;, then implement a pose task in &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;O&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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SE(3)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05764em;"&gt;SE&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; pose task, as the two sub-tasks will be decoupled, whereas they are coupled over &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;E&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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SE(3)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05764em;"&gt;SE&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="acknowledgements"&gt;
&lt;h3&gt;Acknowledgements&lt;a class="headerlink" href="#acknowledgements" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;This post was written while fixing &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/pink/pull/23"&gt;pink#23&lt;/a&gt; with help from &lt;a class="reference external" href="https://sites.google.com/site/adrienescandehomepage/"&gt;Adrien Escande&lt;/a&gt;. Thanks to &lt;a class="reference external" href="https://gregwar.github.io/"&gt;Grégoire Passault&lt;/a&gt; for joining the discussion, providing feedback and suggesting the omnidirectional robot example. This post has also benefited from discussions with &lt;a class="reference external" href="https://ymontmarin.github.io/"&gt;Yann de Mont-Marin&lt;/a&gt; and &lt;a class="reference external" href="https://jcarpent.github.io/"&gt;Justin Carpentier&lt;/a&gt;. Thanks guys!&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Robotics"/><category term="Kinematics"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Motion control software for homemade robots</title><link href="https://scaron.info/talks/iit-2022.html" rel="alternate"/><published>2022-12-06T00:00:00+01:00</published><updated>2022-12-06T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2022-12-06:/talks/iit-2022.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given to the &lt;a class="reference external" href="https://ami.iit.it/"&gt;Artificial and Mechanical Intelligence&lt;/a&gt; lab on 6 December 2022.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;In this talk, we discuss some hardware and software practices to foster cross-lab developments in robotics. On the hardware side, we highlight the alternative made possible by recent innovations in actuators: building lighter robots of the …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given to the &lt;a class="reference external" href="https://ami.iit.it/"&gt;Artificial and Mechanical Intelligence&lt;/a&gt; lab on 6 December 2022.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;In this talk, we discuss some hardware and software practices to foster cross-lab developments in robotics. On the hardware side, we highlight the alternative made possible by recent innovations in actuators: building lighter robots of the kind that can (1) be made at home/with minimal equipment, and (2) bump, fall on, or be lifted by us with no harm. We'll discuss the example of &lt;a class="reference external" href="https://hackaday.io/project/185729-upkie-homemade-wheeled-biped-robot"&gt;Upkie&lt;/a&gt; as one instance of this template.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;On the motion control side, we look at how the physics of a task dictate how fast a controller should run to perform it. Balancing, in particular, is a rather low-frequency task: it was demonstrated (in theory and on real hardware) that a DCM-based controller can balance an adult-size humanoid while running at only 10 Hz. Jumping on this, we discuss how this property allows us to write more control-critical code in a high-level language like Python. We illustrate our points with practical sub-modules from two controllers: the LIPM walking controller for HRP humanoids, and the &lt;a class="reference external" href="https://github.com/upkie/pink_balancer"&gt;Pink&lt;/a&gt; for Upkie wheeled bipeds.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="recording"&gt;
&lt;h2&gt;Recording&lt;a class="headerlink" href="#recording" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
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&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/iit-2022.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="youtube" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/youtube.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.youtube.com/watch?v=vH61paVTIa4"&gt;Recording of the presentation&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://gist.github.com/stephane-caron/6575ec518edd2c3d32ae9cf2498b9486"&gt;Python code&lt;/a&gt; from the slides&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/upkie/upkie"&gt;Motion control software&lt;/a&gt; for the Upkie wheeled biped&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Talks"/><category term="Talks"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Humanoid and wheeled-legged controllers in C++ and Python: balancing at different frequencies</title><link href="https://scaron.info/talks/humanoids-2022.html" rel="alternate"/><published>2022-11-28T00:00:00+01:00</published><updated>2022-11-28T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2022-11-28:/talks/humanoids-2022.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the Humanoids 2022 &lt;a class="reference external" href="https://ytazz.github.io/vnoid/humanoids2022tutorial.html"&gt;Tutorial on Challenge-driven Learning of Humanoid Robot Control in Virtual Environments&lt;/a&gt;, 28 November 2022.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The physics of a task dictate how fast a controller should run to perform it.
Balancing, in particular, is a rather low-frequency task: it was demonstrated
(in theory and …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the Humanoids 2022 &lt;a class="reference external" href="https://ytazz.github.io/vnoid/humanoids2022tutorial.html"&gt;Tutorial on Challenge-driven Learning of Humanoid Robot Control in Virtual Environments&lt;/a&gt;, 28 November 2022.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The physics of a task dictate how fast a controller should run to perform it.
Balancing, in particular, is a rather low-frequency task: it was demonstrated
(in theory and on real hardware) that a DCM-based controller can balance an
adult-size humanoid while running at only 10 Hz. In this talk, we will discuss
how this property allows us to write more control-critical code in a high-level
language like Python. We will illustrate our points with practical sub-modules
from two controllers: the LIPM walking controller for HRP humanoids, and the
&lt;a class="reference external" href="https://github.com/upkie/pink_balancer"&gt;Pink balancer&lt;/a&gt; for Upkie wheeled
bipeds.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/humanoids-2022.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
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&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://gist.github.com/stephane-caron/6575ec518edd2c3d32ae9cf2498b9486"&gt;Python code&lt;/a&gt; from the slides&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/upkie/upkie"&gt;Motion control software&lt;/a&gt; for the Upkie wheeled biped&lt;/td&gt;
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&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Talks"/><category term="Talks"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Contact flexibility and force control</title><link href="https://scaron.info/robotics/contact-flexibility-and-force-control.html" rel="alternate"/><published>2022-11-23T00:00:00+01:00</published><updated>2022-11-23T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2022-11-23:/robotics/contact-flexibility-and-force-control.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;One topic that comes out often (&lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt; &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/publications/icra-2019.html#comment-question-damping-control-at-foot-contacts"&gt;1&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller/discussions/50"&gt;2&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller/discussions/60"&gt;3&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller/discussions/77#discussioncomment-4172858"&gt;4&lt;/a&gt;) in technical discussions around &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/how-do-biped-robots-walk.html"&gt;linear inverted pendulum tracking&lt;/a&gt; is the regulation of contact forces by damping control. Let us review the working assumptions and model behind this choice.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="flexibility-model"&gt;
&lt;h2&gt;Flexibility model&lt;a class="headerlink" href="#flexibility-model" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Robots from the HRP series have inherited from …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;One topic that comes out often (&lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt; &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/publications/icra-2019.html#comment-question-damping-control-at-foot-contacts"&gt;1&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller/discussions/50"&gt;2&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller/discussions/60"&gt;3&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller/discussions/77#discussioncomment-4172858"&gt;4&lt;/a&gt;) in technical discussions around &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/how-do-biped-robots-walk.html"&gt;linear inverted pendulum tracking&lt;/a&gt; is the regulation of contact forces by damping control. Let us review the working assumptions and model behind this choice.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="flexibility-model"&gt;
&lt;h2&gt;Flexibility model&lt;a class="headerlink" href="#flexibility-model" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Robots from the HRP series have inherited from their Honda elders the addition of a mechanical flexibility between the ankle and sole of each foot. This flexibility is implemented by rubber bushes, which we can model as springs with an overall stiffness coefficient &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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K&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, and linear dampers, with an overall damping coefficient &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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B&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. We can model this flexibility with a second-order system of parallel/series springs and dampers, or we can aim for a simpler model with some more assumptions.&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Reaction torque at contact" class="right" src="https://scaron.info/images/contact-kajita.png" /&gt;
&lt;p&gt;&lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/ROBOT.2001.933139"&gt;Kajita et al. (2001)&lt;/a&gt; observed that, at the ankle velocities used in practice by adult-size humanoids while walking, the stiffness term of a second-order model seemed to dominate its damping. That is, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;Δ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≫&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;Δ&lt;/mi&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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K \Delta \theta \gg B \Delta \dot{\theta}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;Δ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≫&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;Δ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\theta&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is an angle (roll or pitch) between the ankle and sole frames. They then proposed a first-order ground reaction torque model:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\tau = K_e (\theta - \theta_{e})&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Here, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\tau&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the reaction torque from the environment on the ankle link (applied via the flexibility), &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

K_e &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is a stiffness coefficient, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\theta&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the angle between the ankle and the sole, and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\theta_e&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the rest angle of the flexibility joint. The latter angle is fixed, so that the time-derivative of this expression is:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\dot{\tau} = K_e \dot{\theta}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1111em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0813em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Damping control, a form of admittance control, is the control law that applies the following angular velocity:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\dot{\theta} = A (\tau^d - \tau)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1491em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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A &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7224em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is an admittance coefficient. Admittance control is, generally, how our position- or velocity-controlled robots regulate interaction forces with their environments. It assumes we have some way of estimating the reaction torque &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

\tau&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, for instance via a force-torque sensor.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;In closed loop, the damping control law yields:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\dot{\tau} = K_e A (\tau^d - \tau)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1111em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1491em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Since by design &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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K_e A &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, this closed-loop system is stable and converges &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;→&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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t \to \infty&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6151em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;→&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∞&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. In this derivation we only considered a single joint axis, while typically humanoid feet have two (roll and pitch) and other robot designs may have more. The common supplementary hypothesis to stitch all axes together is to assume they behave independently. Each axis will have its own (&lt;em&gt;a priori&lt;/em&gt; unknown) stiffness coefficient &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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A&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="roles-of-the-flexibility"&gt;
&lt;h2&gt;Roles of the flexibility&lt;a class="headerlink" href="#roles-of-the-flexibility" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Mechanical flexibility at contact interfaces (&lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt; hands or feet) reduce the rigidity &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;p&gt;One downside of an increased flexibility is that our sensing and admittance control laws are based on the assumption that its deflection is small. The deflection is the orientation of the sole frame with respect to the ankle frame, denoted by &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="link-with-sampling-frequency"&gt;
&lt;h2&gt;Link with sampling frequency&lt;a class="headerlink" href="#link-with-sampling-frequency" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;We now discuss how a lower contact stiffness &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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K_e&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; lowers the control frequency required for successful damping control. The closed-loop behavior we have derived above is for a continuous system, but in practice our robots are discrete systems with cascaded control loops. Denote by &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;δ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\delta t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03785em;"&gt;δ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the sampling period of our damping control loop. At each loop cycle &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

k&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, we set a new target velocity to the underlying joint controller (assumed to converge fast enough so that we don't have to model its dynamics):&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\dot{\theta}[k] = A (\tau^d - \tau[k])&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1813em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9313em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2634em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1491em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;])&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Let us assume in what follows that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;θ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
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\def\zd{\dot{z}}

\theta_e = 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;θ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\tau^d = 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;; this will make formulas simpler while not affecting our stability analysis. Integrating our commanded velocity until the next loop cycle yields:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;δ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\tau[k + 1] = (1 - A K_e \delta t) \tau[k]&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03785em;"&gt;δ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Stability of this discrete-time system requires &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;δ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

|1 - A K_e \delta t | &amp;lt; 1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣1&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03785em;"&gt;δ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, that is:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;δ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\zd{\dot{z}}

0 &amp;lt; A K_e \delta t &amp;lt; 2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6835em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8444em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03785em;"&gt;δ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;The first inequality is straightforward: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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K_e &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; by definition, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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A &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7224em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; by design, and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;δ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\delta t &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03785em;"&gt;δ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the sampling period. The second inequality leads us to:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;δ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

A \delta t &amp;lt; \frac{2}{K_e}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03785em;"&gt;δ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.1574em;vertical-align:-0.836em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.836em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This model shows how a more rigid contact (that is, a larger stiffness &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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K_e&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;) requires us to either lower the sampling period &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;δ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\delta t&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03785em;"&gt;δ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, &lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; perform damping control at higher frequency, or switch to a lower admittance &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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A&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. Incidentally, this short analysis also shows how, in this model, the admittance value that brings the reaction torque to its target fastest (dead-beat control) is &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;δ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

A = (K_e \delta t)^{-1}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0641em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03785em;"&gt;δ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. Once the contact interface has been designed, &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/tuning-the-lipm-walking-controller.html"&gt;tuning admittances&lt;/a&gt; is thus a way of estimating the model parameter &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

K_e&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0715em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; that fits observations best.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The use of damping control to regulate contact centers of pressure and vertical force differences was proposed in &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/IROS.2010.5651082"&gt;Kajita et al. (2010)&lt;/a&gt;. The combination of these control laws using quadratic programming, termed &lt;em&gt;whole-body admittance control&lt;/em&gt;, was later used to extend this framework to stair climbing in &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/publications/icra-2019.html"&gt;Caron et al. (2019)&lt;/a&gt;. Most of the questions that prompted this note arose in the &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller/discussions"&gt;Discussions&lt;/a&gt; forum of the corresponding &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller"&gt;open source controller&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Works like &lt;a class="reference external" href="https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01278856"&gt;De Magistris et al. (2016)&lt;/a&gt; considered a more general stiffness mapping &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
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\def\bfr{\boldsymbol{r}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\bfK&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.06979em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; from &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/screw-theory.html"&gt;Lie-algebra&lt;/a&gt; twists (6D displacements) to reaction wrenches (6D forces), while retaining the assumption that stiffness dominates damping in contact dynamics. In contrast, the work on vertical vibration suppression in &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/ICRA.2013.6630789"&gt;Kajita et al. (2013)&lt;/a&gt; asserted that damping could not be neglected along the contact normal for HRP-4, and extended the first-order model to a set of series-parallel spring-dampers. There is also a broader overview of visco-elastic contact models and their integration with whole-body control in &lt;a class="reference external" href="https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02310082"&gt;Flayols et al. (2019)&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;This topic was also discussed in the context of &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/talks/humanoids-2022.html"&gt;low-frequency motion control software&lt;/a&gt; at the Humanoids 2022 &lt;a class="reference external" href="https://ytazz.github.io/vnoid/humanoids2022tutorial.html"&gt;Tutorial on Challenge-driven Learning of Humanoid Robot Control in Virtual Environments&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Robotics"/><category term="Contact dynamics"/><category term="Models"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Optimality conditions and numerical tolerances in QP solvers</title><link href="https://scaron.info/blog/optimality-conditions-and-numerical-tolerances-in-qp-solvers.html" rel="alternate"/><published>2022-11-02T00:00:00+01:00</published><updated>2022-11-02T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2022-11-02:/blog/optimality-conditions-and-numerical-tolerances-in-qp-solvers.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;Quadratic programming (QP) is a class of problems that we commonly solve numerically using active-set, interior-point or augmented-Lagrangian methods. Since all these methods are numerical, one question that naturally follows is: how do we specify a required precision? As a matter of fact, what is the precision of a QP …&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;Quadratic programming (QP) is a class of problems that we commonly solve numerically using active-set, interior-point or augmented-Lagrangian methods. Since all these methods are numerical, one question that naturally follows is: how do we specify a required precision? As a matter of fact, what is the precision of a QP solution?&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;While working on a &lt;a class="reference external" href="https://github.com/qpsolvers/qpbenchmark"&gt;benchmark for QP solvers&lt;/a&gt;, I realized that solvers don't all mean the same thing when they expose an &amp;quot;absolute tolerance&amp;quot; or a &amp;quot;relative tolerance&amp;quot; parameter. To avoid mishaps, let us look into the concepts behind termination criteria in QP solvers: primal residuals, dual residuals, duality gap, and what it means for a QP solution to be &amp;quot;nearly&amp;quot; optimal.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="optimality-conditions-for-a-quadratic-program"&gt;
&lt;h2&gt;Optimality conditions for a quadratic program&lt;a class="headerlink" href="#optimality-conditions-for-a-quadratic-program" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Let us consider a convex quadratic program written as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="right left" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi&gt;&lt;munder&gt;&lt;mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{array}{rl}
\underset{x}{\mathrm{minimize}} &amp;amp; (1/2) x^T P x + q^T x \\
\mathrm{subject\ to} &amp;amp; G x \leq h \\
    &amp;amp; A x = b
\end{array}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.9413em;vertical-align:-1.7207em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.2207em;"&gt;&lt;span style="top:-4.3793em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;minimize&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.8393em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;subject&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;to&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.6393em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.7207em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.2207em;"&gt;&lt;span style="top:-4.3793em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1/2&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.8393em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.6393em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.7207em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This program is know as our primal problem.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="karush-kuhn-tucker-conditions"&gt;
&lt;h3&gt;Karush-Kuhn-Tucker conditions&lt;a class="headerlink" href="#karush-kuhn-tucker-conditions" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;If we were minimizing a convex function &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

f(x)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; without constraints, we know that the optimum &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

x^*&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; would be a &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Critical_point_(mathematics)"&gt;critical point&lt;/a&gt;: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∇&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfT{\boldsymbol{T}}
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\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\nabla_x f(x^*) = 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∇&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. For a constrained problem like our QP, the &lt;em&gt;Karush-Kuhn-Tucker (KKT) conditions&lt;/em&gt; generalize this critical-point condition to convex QPs as follows: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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x^*&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the optimum if and only if there exists dual multipliers &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

y^*&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8831em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
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z^*&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; such that:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∀&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;≥&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{align*}
P x^* + G^T z^* + A^T y^* + q &amp;amp; = 0 \\
G x^* &amp;amp; \leq h \\
A x^* &amp;amp; = b \\
\forall i, z^*_i (G x^* - h)_i &amp;amp; = 0 \\
z^* &amp;amp; \geq 0
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:7.5513em;vertical-align:-3.5257em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.0257em;"&gt;&lt;span style="top:-6.1343em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.6343em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.1343em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.6343em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∀&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.1343em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.5257em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.0257em;"&gt;&lt;span style="top:-6.1343em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.6343em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.1343em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.6343em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.1343em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≥&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.5257em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;These four equations are known respectively as the &lt;em&gt;dual feasibility&lt;/em&gt; condition, the inequality and equality &lt;em&gt;primal feasibility&lt;/em&gt; conditions, and the &lt;em&gt;complementarity slackness&lt;/em&gt; condition. Note that the complementarity slackness condition is not a dot product: the product &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

z^*_i (G x^* - h)_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0087em;vertical-align:-0.2587em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4413em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2587em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; must be zero for every inequality constraint &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
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\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6595em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="duality-gap"&gt;
&lt;h3&gt;Duality gap&lt;a class="headerlink" href="#duality-gap" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The dual problem corresponding to our quadratic program is also a quadratic program:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;&lt;munder&gt;&lt;mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mi&gt;&lt;mspace width="1em"/&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mspace width="1em"/&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≥&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\underset{x, y, z}{\mathrm{maximize}} \quad &amp;amp; -(1/2) x^T P x - h^T z - b^T y \\
\mathrm{subject\ to} \quad &amp;amp; Px + G^T z + A^T y + q = 0 \\
    &amp;amp; z \geq 0
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:5.0788em;vertical-align:-2.2894em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.7894em;"&gt;&lt;span style="top:-4.8981em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;maximize&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8361em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.8706em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;subject&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;to&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.3706em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.2894em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.7894em;"&gt;&lt;span style="top:-4.8981em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1/2&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.8706em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.3706em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≥&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.2894em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;There are various ways to formulate this dual. This formulation is called the &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Wolfe_duality"&gt;Wolfe dual&lt;/a&gt;. It involves both primal and dual variables as a result of a simplification that comes with the dual feasibility condition. Without this simplification, the dual problem obtained from the Lagrangian of a QP only maximizes over dual variables &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

y, z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, but it contains the pseudo-inverse &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;†&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
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P^\dagger&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8491em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;†&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of the Hessian matrix &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

P&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;  (see for instance the introduction of the &lt;a class="reference external" href="https://www.seas.ucla.edu/~vandenbe/publications/coneprog.pdf"&gt;CVXOPT report&lt;/a&gt;) which can be expensive to compute.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;The optimal &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Duality_gap"&gt;duality gap&lt;/a&gt; is the difference between the optimum &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

p^* = (1/2) x^{*T}_{p} P x^{*T}_p + q^T x_p&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8831em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.2244em;vertical-align:-0.3831em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1/2&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1274em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of the primal problem and the optimum &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

d^* = -(1/2) x^{*T}_d P x^{*T}_d - h^T z^*_d - b^T y^*_d&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1244em;vertical-align:-0.2831em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1/2&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4169em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4169em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1244em;vertical-align:-0.2831em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4169em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1244em;vertical-align:-0.2831em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4169em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of the dual problem. Strong duality holds for strictly-convex quadratic programs, which means that the two optima coincide and the duality gap &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

p^* - d^*&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8831em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is zero. This gives us another optimality condition:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfk{\boldsymbol{k}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
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x^{*T} P x^* + q^T x^* + b^T y^* + h^T z^* = 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9747em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0858em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0858em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;With strictly-convex quadratic programs, having a zero duality gap is a necessary and sufficient condition for the optimality of a primal-dual feasible pair &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

x^*, (y^*, z^*)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, as detailed in &lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt; section 5.5.1 of &lt;a class="reference external" href="https://web.stanford.edu/~boyd/cvxbook/"&gt;Convex Optimization&lt;/a&gt; by Boyd and Vandenberghe. As a matter of fact, the zero duality-gap condition is equivalent to the complementary slackness condition, so that the duality gap gives us an alternative way to write our optimality conditions as follows:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;≥&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
P x^* + G^T z^* + A^T y^* + q &amp;amp; = 0 \\
G x^* &amp;amp; \leq h \\
A x^* &amp;amp; = b \\
x^{*T} P x^* + q^T x^* + b^T y^* + h^T z^* &amp;amp; = 0 \\
z^* &amp;amp; \geq 0
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:7.6027em;vertical-align:-3.5513em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.0513em;"&gt;&lt;span style="top:-6.16em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.66em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.16em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.6087em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.1087em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.5513em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.0513em;"&gt;&lt;span style="top:-6.16em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.66em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.16em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.6087em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.1087em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≥&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.5513em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;These four conditions are the &lt;em&gt;dual feasibility&lt;/em&gt; condition, the inequality and equality &lt;em&gt;primal feasibility&lt;/em&gt; condition, and the &lt;em&gt;duality gap&lt;/em&gt; condition. They are necessary and sufficient conditions for optimality, and equivalent to the KKT conditions.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="residuals-of-a-candidate-solution"&gt;
&lt;h2&gt;Residuals of a candidate solution&lt;a class="headerlink" href="#residuals-of-a-candidate-solution" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;At iteration &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfP{\boldsymbol{P}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

k&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, a numerical QP solver can provide a candidate &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
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\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
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\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
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\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

x_k&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; for the solution of our primal problem. The work of the solver is to ensure that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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x_k&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; eventually gets close enough to &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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x^*&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6887em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, with a termination criterion such as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\| x_k - x^* \|_2 \leq \epsilon_{ideal}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Unfortunately, we don't know &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

(x_k, y_k, z_k)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is (now including both primal and dual candidates). This gives rise to the following three &lt;em&gt;residuals&lt;/em&gt; and their corresponding termination criteria.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="primal-residual"&gt;
&lt;h3&gt;Primal residual&lt;a class="headerlink" href="#primal-residual" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The primal residual is the maximum violation of the primal feasibility conditions:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;max&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∞&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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r_p := \max(\| A x_k - b \|_\infty, [G x_k - h]_+),&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7167em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;max&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∞&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2583em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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[u]_+&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2583em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the componentwise maximum &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;max&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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[u]_{+i} = \max(u_i, 0)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;max&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (easily implemented as &lt;code&gt;numpy.maximum(u, 0)&lt;/code&gt; with &lt;a class="reference external" href="https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.maximum"&gt;numpy.maximum&lt;/a&gt;). Solvers like OSQP, ProxQP or SCS consider that a primal residual is small enough when it satisfies:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;max&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∞&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∞&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∞&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∞&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

r_p \leq \epsilon_{abs} + \epsilon_{rel} \max(\| A x_k \|_\infty, \| b \|_\infty, \| G x_k \|_\infty, \| h \|_\infty),&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9221em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" 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class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∞&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" 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xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\epsilon_{abs}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ab&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is an absolute tolerance and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\epsilon_{rel}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;re&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is a relative tolerance parameter. This check is called the primal termination criterion, but some solvers like CVXOPT and qpSWIFT call it the primal &lt;em&gt;feasibility&lt;/em&gt; condition. Note in particular that CVXOPT or ECOS call &amp;quot;feasibility tolerance&amp;quot; the &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\epsilon_{abs}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ab&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; above, and don't relax the criterion with the second term (&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bff{\boldsymbol{f}}
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\epsilon_{rel} = 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;re&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;).&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="dual-residual"&gt;
&lt;h3&gt;Dual residual&lt;a class="headerlink" href="#dual-residual" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The dual residual is, no surprise, the maximum violation of the dual feasibility condition:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∞&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\yd{\dot{y}}
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r_d := \| P x_k + q + A^T y_k + G^T z_k \|_\infty&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0858em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∞&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Solvers like OSQP, ProxQP or SCS consider that a primal residual is small enough when it satisfies:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;max&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∞&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∞&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∞&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfP{\boldsymbol{P}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

r_d \leq \epsilon_{abs} + \epsilon_{rel} \max(\| P x_k \|_\infty, \| A^T y_k \|_\infty, \| G^T z_k \|_\infty),&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.786em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ab&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;re&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;max&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∞&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∞&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;∞&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\epsilon_{abs}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ab&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\epsilon_{rel}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;re&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; are the same absolute and relative tolerance parameters as with the primal residual. This check is the dual termination criterion.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="duality-gap-2"&gt;
&lt;h3&gt;Duality gap&lt;a class="headerlink" href="#duality-gap-2" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The duality gap measures the difference between the objective value &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(1/2) x^T P x + q^T x&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0913em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1/2&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0358em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of the primal problem, and the objective value &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

-(1/2) x^T P x - b^T y -h^T z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0913em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1/2&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0358em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of its dual:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

r_g := | x_k^T P x_k + q^T x_k + b^T y_k + h^T z_k |&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7167em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;:=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0858em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0858em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Solvers like ProxQP or SCS consider that the duality gap of an iterate &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

(x, y, z)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is small enough when:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;max&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

r_g \leq \epsilon_{abs} + \epsilon_{rel} \max(|x_k^T P x_k|, |q^T x_k|, |b^T y_k|, |h^T z_k|),&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9221em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" 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mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;re&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;max&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" 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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\epsilon_{abs}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ab&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\epsilon_{rel}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;re&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; are the same absolute and relative tolerance parameters as with the primal and dual residuals. This check is the duality-gap termination criterion.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="practical-considerations"&gt;
&lt;h2&gt;Practical considerations&lt;a class="headerlink" href="#practical-considerations" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;To guarantee that a solution is close to the optimum, solvers should check &lt;em&gt;all three&lt;/em&gt; optimality conditions: primal residual within tolerance, dual residual within tolerance, and duality gap within tolerance (or equivalently some metric on the complementarity slackness). Most solvers check primal and dual residuals, but some of them don't check the duality gap. For instance, computing it would be &lt;a class="reference external" href="https://web.archive.org/web/20230321133601/https://osqp.discourse.group/t/calculating-duality-gap/161"&gt;expensive for OSQP&lt;/a&gt;, yet not checking it can lead to returning sub-optimal solutions, as &lt;a class="reference external" href="https://github.com/qpsolvers/qpbenchmark/discussions/9"&gt;reported here&lt;/a&gt; on the &lt;tt class="docutils literal"&gt;BOYD2&lt;/tt&gt; problem of the &lt;a class="reference external" href="https://www.cuter.rl.ac.uk/Problems/marmes.html"&gt;Maros-Meszaros test set&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Here is an overview of what residual tolerances solvers allow us to check with their current APIs:&lt;/p&gt;
&lt;table border="1" class="docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="20%" /&gt;
&lt;col width="20%" /&gt;
&lt;col width="20%" /&gt;
&lt;col width="20%" /&gt;
&lt;col width="20%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;thead valign="bottom"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;th class="head"&gt;Solver&lt;/th&gt;
&lt;th class="head"&gt;Version&lt;/th&gt;
&lt;th class="head"&gt;Primal residual&lt;/th&gt;
&lt;th class="head"&gt;Dual residual&lt;/th&gt;
&lt;th class="head"&gt;Duality gap&lt;/th&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/thead&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;CVXOPT&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;1.3.0&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;ECOS&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;2.0.10&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;HiGHS&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;1.1.2.dev3&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;❌&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;OSQP&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;0.6.2.post0&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;❌&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;ProxQP&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;0.2.9&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;qpSWIFT&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;1.0.0&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;quadprog&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;0.1.11&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;❌&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;❌&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;❌&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;SCS&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;3.2.0&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;✔️&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;p&gt;A few related implementation comments:&lt;/p&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;The &lt;code&gt;feastol&lt;/code&gt; parameter of CVXOPT or ECOS corresponds to the absolute feasibility tolerance &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\epsilon_{abs}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ab&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; above.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;The &lt;code&gt;RELTOL&lt;/code&gt; parameter in qpSWIFT actually corresponds to an absolute feasibility tolerance &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msqrt&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/msqrt&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\sqrt{3} \epsilon_{abs}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0572em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord sqrt"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9072em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord" style="padding-left:0.833em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.8672em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="hide-tail" style="min-width:0.853em;height:1.08em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='400em' height='1.08em' viewBox='0 0 400000 1080' preserveAspectRatio='xMinYMin slice'&gt;&lt;path d='M95,702
c-2.7,0,-7.17,-2.7,-13.5,-8c-5.8,-5.3,-9.5,-10,-9.5,-14
c0,-2,0.3,-3.3,1,-4c1.3,-2.7,23.83,-20.7,67.5,-54
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c69,-144,104.5,-217.7,106.5,-221
l0 -0
c5.3,-9.3,12,-14,20,-14
H400000v40H845.2724
s-225.272,467,-225.272,467s-235,486,-235,486c-2.7,4.7,-9,7,-19,7
c-6,0,-10,-1,-12,-3s-194,-422,-194,-422s-65,47,-65,47z
M834 80h400000v40h-400000z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1328em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ab&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This note builds on solver documentations and research papers from CVXOPT (&lt;a class="reference external" href="https://www.seas.ucla.edu/~vandenbe/publications/coneprog.pdf"&gt;paper&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://cvxopt.org/userguide/coneprog.html#algorithm-parameters"&gt;docs&lt;/a&gt;), OSQP (&lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/abs/1711.08013"&gt;paper&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://osqp.org/docs/solver/index.html"&gt;docs&lt;/a&gt;), ProxQP (&lt;a class="reference external" href="https://hal.inria.fr/hal-03683733/"&gt;paper&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://simple-robotics.github.io/proxsuite/md_doc_3_ProxQP_solve.html"&gt;docs&lt;/a&gt;), qpSWIFT (&lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/LRA.2019.2926664"&gt;paper&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://qpswift.github.io/"&gt;docs&lt;/a&gt;) and SCS (&lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/abs/1312.3039"&gt;paper&lt;/a&gt;, &lt;a class="reference external" href="https://www.cvxgrp.org/scs/"&gt;docs&lt;/a&gt;). The &lt;a class="reference external" href="https://www.cvxgrp.org/scs/algorithm/index.html"&gt;SCS algorithm note&lt;/a&gt; is the most nicely written overview of optimality conditions and termination criteria.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Solvers don't come with the same default tolerances, which is a problem when trying to compare their performance. This note was written during the development of &lt;a class="reference external" href="https://github.com/qpsolvers/qpbenchmark"&gt;qpbenchmark&lt;/a&gt; while figuring out comparable &amp;quot;high accuracy&amp;quot; settings for all solvers. The question of performance with default settings was also considered in the &lt;a class="reference external" href="https://github.com/Simple-Robotics/proxqp_benchmark"&gt;proxqp_benchmark&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Blog"/><category term="Optimization"/></entry><entry><title>Computing torques to compensate gravity in humanoid robots</title><link href="https://scaron.info/blog/computing-torques-to-compensate-gravity-in-humanoid-robots.html" rel="alternate"/><published>2022-10-29T16:56:00+02:00</published><updated>2022-10-29T16:56:00+02:00</updated><author><name>Grégoire Passault</name></author><id>tag:scaron.info,2022-10-29:/blog/computing-torques-to-compensate-gravity-in-humanoid-robots.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;&lt;img src="https://gregwar.github.io/assets/humanoid-g.png" alt="Humanoid whole-body dynamics involve contact forces and the dynamic momentum" class="max-width-30pct right"&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;strong&gt;This is a guest post from Grégoire Passault. Check out &lt;a href="https://gregwar.github.io/"&gt;Gregwar's blog&lt;/a&gt; for more robotics posts!&lt;/strong&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;As opposed to robotic arms, humanoid robots are mobile and therefore their contact points with the
environment should be accounted for when computing their dynamics.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Here, we derive a way to compute the required …&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;&lt;img src="https://gregwar.github.io/assets/humanoid-g.png" alt="Humanoid whole-body dynamics involve contact forces and the dynamic momentum" class="max-width-30pct right"&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;strong&gt;This is a guest post from Grégoire Passault. Check out &lt;a href="https://gregwar.github.io/"&gt;Gregwar's blog&lt;/a&gt; for more robotics posts!&lt;/strong&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;As opposed to robotic arms, humanoid robots are mobile and therefore their contact points with the
environment should be accounted for when computing their dynamics.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Here, we derive a way to compute the required torque on a humanoid robot standing on either one
or two legs to sustain gravity.&lt;/p&gt;
&lt;h2&gt;Introduction&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The general equation of motion is:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}


\begin{equation}
M(q) \dot v + g(q) + h(q, v) = \tau
\end{equation}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.2em;vertical-align:-0.35em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.85em;"&gt;&lt;span style="top:-3.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1111em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="tag"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.85em;"&gt;&lt;span style="top:-2.85em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.84em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;where:&lt;/p&gt;
&lt;ul&gt;
&lt;li&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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q&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the configuration of the robot joints,&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

v&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the speeds of the robot joints (and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfk{\boldsymbol{k}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\dot v&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1111em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;) acceleration of robot joints,&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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M(q)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the mass matrix,&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

h(q, v)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; are Coriolis and centripetal effects,&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

g(q)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the generalized gravity,&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\tau&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; are the degrees of freedom torque.&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;p&gt;If we want no acceleration &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\dot v = 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1111em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, and we ignore other non linear effects &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

h&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, we get:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
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\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


\tau = g(q)
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Thus, for any "static" robot, like a robotic arm anchored to the ground, we can simply stop here.
The generalized gravity is indeed directly the joint torques we need to compensate gravity.&lt;/p&gt;
&lt;h2&gt;Floating base&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Now, what if we have a mobile robot, like a humanoid? The thing is that we need to represent the fact
that the robot is moving in the world. This is typically achieved by adding a &lt;em&gt;floating base&lt;/em&gt;. The floating base is a set of 6 extra degrees of freedom added at the beginning of the kinematics
chain representing the position of the robot in the world.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;img src="https://gregwar.github.io/assets/imgs/floating-base.png" class="center max-height-20em" /&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;As an illustration, imagine an humanoid robot attached to an invisible robotic arm itself anchored to
the ground. (This is just a mental visualization; the floating base is of course not constrained to
the singluarities and the workspace of a robotic arm.)&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Equation &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(1)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; now becomes:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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M(q) \dot v + g(q) + h(q, v) =
\begin{bmatrix}
0_6 \\
\tau
\end{bmatrix}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1111em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4em;vertical-align:-0.95em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

0_6&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the six-dimensional vector of zero torques in the floating base. Subject to gravity, the only way
to balance this equation is to include some acceleration on the floating base: the robot is "falling" and there is no way to prevent that because our current model doesn't includes contact forces.&lt;/p&gt;
&lt;h2&gt;Contact forces&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Contact forces act on the robot through the transpose of the contact frame Jacobian. For more information
see &lt;a href="http://hades.mech.northwestern.edu/images/7/7f/MR.pdf"&gt;Modern Robotics, chapter 5.2&lt;/a&gt;. Those additional terms can be added to equation &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(1)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, which is now:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;munder&gt;&lt;mo&gt;∑&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mtext mathvariant="italic"&gt;contact&lt;/mtext&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mtext mathvariant="italic"&gt;forces&lt;/mtext&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


\begin{equation}
M(q) \dot v + g(q) + h(q, v) = \begin{bmatrix} 0_6 \\ \tau \end{bmatrix} \underbrace{\sum_i J_i^T f_i }_{\textit{contact forces}}
\end{equation}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:4.0618em;vertical-align:-1.7809em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.2809em;"&gt;&lt;span style="top:-4.2809em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10903em;"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1111em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.05em;"&gt;&lt;span style="top:-0.4382em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord text mtight"&gt;&lt;span class="mord textit mtight"&gt;contact forces&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.05em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-1.1243em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="stretchy" style="height:0.548em;min-width:1.6em;"&gt;&lt;span class="brace-left" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMinYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M0 6l6-6h17c12.688 0 19.313.3 20 1 4 4 7.313 8.3 10 13  35.313 51.3 80.813 93.8 136.5 127.5 55.688 33.7 117.188 55.8 184.5 66.5.688  0 2 .3 4 1 18.688 2.7 76 4.3 172 5h399450v120H429l-6-1c-124.688-8-235-61.7 -331-161C60.687 138.7 32.312 99.3 7 54L0 41V6z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-center" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMidYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M199572 214 c100.7 8.3 195.3 44 280 108 55.3 42 101.7 93 139 153l9 14c2.7-4 5.7-8.7 9-14  53.3-86.7 123.7-153 211-199 66.7-36 137.3-56.3 212-62h199568v120H200432c-178.3  11.7-311.7 78.3-403 201-6 8-9.7 12-11 12-.7.7-6.7 1-18 1s-17.3-.3-18-1c-1.3 0 -5-4-11-12-44.7-59.3-101.3-106.3-170-141s-145.3-54.3-229-60H0V214z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-right" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMaxYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M399994 0l6 6v35l-6 11c-56 104-135.3 181.3-238 232-57.3  28.7-117 45-179 50H-300V214h399897c43.3-7 81-15 113-26 100.7-33 179.7-91 237 -174 2.7-5 6-9 10-13 .7-1 7.3-1 20-1h17z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.05em;"&gt;&lt;span style="top:-1.8723em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop op-symbol large-op"&gt;∑&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2777em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.9257em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.6118em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.7809em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="tag"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.2809em;"&gt;&lt;span style="top:-4.2809em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.7809em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Again, assuming we want no acceleration and neglecting other non linear effects than gravity, our equation
becomes:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;mo&gt;∑&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


\begin{equation}
g(q) = \begin{bmatrix} 0_6 \\ \tau \end{bmatrix} + \sum_i J_i^T f_i
\end{equation}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.7277em;vertical-align:-1.1138em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.6138em;"&gt;&lt;span style="top:-3.6138em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.05em;"&gt;&lt;span style="top:-1.8723em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop op-symbol large-op"&gt;∑&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2777em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.1138em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="tag"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.6138em;"&gt;&lt;span style="top:-3.6138em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.1138em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;h2&gt;One support leg&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;With one support leg, equation &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(3)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; now is:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


g(q) = \begin{bmatrix} 0_6 \\ \tau \end{bmatrix} + J_l^T f_l
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4em;vertical-align:-0.95em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1383em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfz{\boldsymbol{z}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

J_l&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the Jacobian of the left foot and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

f_l&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the wrench (a 6D vector packaging the forces and their
moments) applied on the left foot. We can split this equation in two parts:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;{&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="left left" columnspacing="1em" rowspacing="0.36em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfH{\boldsymbol{H}}
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\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


\begin{cases}
g_u(q) = (J_l^T)_u f_l \\
g_a(q) = \tau + (J_l^T)_a f_l
\end{cases}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3em;vertical-align:-1.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size4"&gt;{&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.69em;"&gt;&lt;span style="top:-3.69em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.008em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4169em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.25em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.008em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4169em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.19em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Here, the subscripts &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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u&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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a&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; denote respectively the unactuated and actuated parts of the gravity and Jacobian.
Since &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
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\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(J_l^T)_u&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1244em;vertical-align:-0.2831em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4169em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the Jacobian of an universal floating base, it can always be inverted, and:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


f_l = (J_l^T)_u^{-1} g_u(q)
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Is the only solution of contact forces to balance the equation. We can then substitute them back in the
actuated part of equation and get:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


\tau = g_a(q) - (J_l^T)_a f_l
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Which are the torques needed on the robot joints.&lt;/p&gt;
&lt;h2&gt;Two support legs&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;We now assume two support legs, and then have:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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g(q)
=
\begin{bmatrix}
0_6 \\
\tau
\end{bmatrix}
+
J_l^T f_l
+
J_r^T f_r
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4em;vertical-align:-0.95em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1383em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1383em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" 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style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;With &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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J_l&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
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\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

f_l&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
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\def\bfP{\boldsymbol{P}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
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\def\bfy{\boldsymbol{y}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

f_r&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; respectively the contact wrenches on the left and right foot. We can do the same split as previously, but separating also equations for left and right legs:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnalign="right left" columnspacing="0em" rowspacing="0.25em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/munder&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/munder&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{align}
g_u(q) &amp;amp; = (J_l^T)_u f_l + (J_r^T)_u f_r \\
g_l(q) &amp;amp; = \tau_l + (J_l^T)_l f_l + \underbrace{(J_r^T)_l}_0 f_r \\
g_r(q) &amp;amp; = \tau_l + \underbrace{(J_l^T)_r}_0 f_l + (J_r^T)_r f_r
\end{align}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:7.0322em;vertical-align:-3.2661em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.7661em;"&gt;&lt;span style="top:-5.8748em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.3234em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.583em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.2661em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.7661em;"&gt;&lt;span style="top:-5.8748em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.3234em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-1.4509em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-2.102em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="stretchy" style="height:0.548em;min-width:1.6em;"&gt;&lt;span class="brace-left" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMinYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M0 6l6-6h17c12.688 0 19.313.3 20 1 4 4 7.313 8.3 10 13  35.313 51.3 80.813 93.8 136.5 127.5 55.688 33.7 117.188 55.8 184.5 66.5.688  0 2 .3 4 1 18.688 2.7 76 4.3 172 5h399450v120H429l-6-1c-124.688-8-235-61.7 -331-161C60.687 138.7 32.312 99.3 7 54L0 41V6z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-center" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMidYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M199572 214 c100.7 8.3 195.3 44 280 108 55.3 42 101.7 93 139 153l9 14c2.7-4 5.7-8.7 9-14  53.3-86.7 123.7-153 211-199 66.7-36 137.3-56.3 212-62h199568v120H200432c-178.3  11.7-311.7 78.3-403 201-6 8-9.7 12-11 12-.7.7-6.7 1-18 1s-17.3-.3-18-1c-1.3 0 -5-4-11-12-44.7-59.3-101.3-106.3-170-141s-145.3-54.3-229-60H0V214z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-right" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMaxYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M399994 0l6 6v35l-6 11c-56 104-135.3 181.3-238 232-57.3  28.7-117 45-179 50H-300V214h399897c43.3-7 81-15 113-26 100.7-33 179.7-91 237 -174 2.7-5 6-9 10-13 .7-1 7.3-1 20-1h17z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.898em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5491em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.583em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-1.4509em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-2.102em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="stretchy" style="height:0.548em;min-width:1.6em;"&gt;&lt;span class="brace-left" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMinYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M0 6l6-6h17c12.688 0 19.313.3 20 1 4 4 7.313 8.3 10 13  35.313 51.3 80.813 93.8 136.5 127.5 55.688 33.7 117.188 55.8 184.5 66.5.688  0 2 .3 4 1 18.688 2.7 76 4.3 172 5h399450v120H429l-6-1c-124.688-8-235-61.7 -331-161C60.687 138.7 32.312 99.3 7 54L0 41V6z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-center" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMidYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M199572 214 c100.7 8.3 195.3 44 280 108 55.3 42 101.7 93 139 153l9 14c2.7-4 5.7-8.7 9-14  53.3-86.7 123.7-153 211-199 66.7-36 137.3-56.3 212-62h199568v120H200432c-178.3  11.7-311.7 78.3-403 201-6 8-9.7 12-11 12-.7.7-6.7 1-18 1s-17.3-.3-18-1c-1.3 0 -5-4-11-12-44.7-59.3-101.3-106.3-170-141s-145.3-54.3-229-60H0V214z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-right" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMaxYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M399994 0l6 6v35l-6 11c-56 104-135.3 181.3-238 232-57.3  28.7-117 45-179 50H-300V214h399897c43.3-7 81-15 113-26 100.7-33 179.7-91 237 -174 2.7-5 6-9 10-13 .7-1 7.3-1 20-1h17z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.898em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5491em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.2661em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="tag"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.7661em;"&gt;&lt;span style="top:-5.7661em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.8913em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.2148em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.8913em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.4743em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.8913em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.2661em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Because of the kinematic structure of the robot, we know that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(J_r^T)_l&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0913em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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(J_l^T)_r&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1244em;vertical-align:-0.2831em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4169em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; are zero (because left and right legs are different branches in the kinematics tree). Here, we can't solve contact forces using the first equation, because the system is under-constrained. Indeed, forces have 12 degrees of freedom while we only have 6 equations.&lt;/p&gt;
&lt;h3&gt;Minimizing contact forces&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;We could solve equation &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;4&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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(4)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; with:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo lspace="0em" rspace="0em"&gt;†&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{bmatrix}
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style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.4403em;vertical-align:-0.3507em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size1"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8507em;"&gt;&lt;span style="top:-3.0093em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4169em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3507em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8507em;"&gt;&lt;span style="top:-3.0093em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3507em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size1"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.0897em;"&gt;&lt;span style="top:-3.3036em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;†&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;†&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

\dagger&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;†&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; denotes the &lt;a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Moore%E2%80%93Penrose_inverse"&gt;Moore-Penrose pseudo-inverse&lt;/a&gt;. (Note: with NumPy you can use &lt;a href="https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.linalg.pinv.html"&gt;&lt;code&gt;np.linalg.pinv&lt;/code&gt;&lt;/a&gt;, and with Eigen you can use &lt;a href="https://eigen.tuxfamily.org/dox/classEigen_1_1CompleteOrthogonalDecomposition.html#title32"&gt;&lt;code&gt;CompleteOrthogonalDecomposition::solve&lt;/code&gt;&lt;/a&gt;.) That would give us the solution that minimizes contact forces (more precisely &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

|| f ||^2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0641em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;). But if you want to control a humanoid robot, it is more likely that what you want to minimize are the torques used in motors instead.&lt;/p&gt;
&lt;h3&gt;Minimizing torques&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;We can turn equation &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;4&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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(4)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;4&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; into a relation between &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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f_l&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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f_r&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
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f_l =
\underbrace{
- (J_l^T)_u^{-1}
(J_r^T)_u
}_A
f_r
+
\underbrace{
(J_l^T)_u^{-1}
g_u(q)
}_B
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4677em;vertical-align:-1.5763em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-1.4237em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span 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style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" 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class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord 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class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4677em;vertical-align:-1.5763em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-1.4237em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-2.102em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="stretchy" style="height:0.548em;min-width:1.6em;"&gt;&lt;span class="brace-left" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMinYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M0 6l6-6h17c12.688 0 19.313.3 20 1 4 4 7.313 8.3 10 13  35.313 51.3 80.813 93.8 136.5 127.5 55.688 33.7 117.188 55.8 184.5 66.5.688  0 2 .3 4 1 18.688 2.7 76 4.3 172 5h399450v120H429l-6-1c-124.688-8-235-61.7 -331-161C60.687 138.7 32.312 99.3 7 54L0 41V6z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-center" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMidYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M199572 214 c100.7 8.3 195.3 44 280 108 55.3 42 101.7 93 139 153l9 14c2.7-4 5.7-8.7 9-14  53.3-86.7 123.7-153 211-199 66.7-36 137.3-56.3 212-62h199568v120H200432c-178.3  11.7-311.7 78.3-403 201-6 8-9.7 12-11 12-.7.7-6.7 1-18 1s-17.3-.3-18-1c-1.3 0 -5-4-11-12-44.7-59.3-101.3-106.3-170-141s-145.3-54.3-229-60H0V214z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-right" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMaxYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M399994 0l6 6v35l-6 11c-56 104-135.3 181.3-238 232-57.3  28.7-117 45-179 50H-300V214h399897c43.3-7 81-15 113-26 100.7-33 179.7-91 237 -174 2.7-5 6-9 10-13 .7-1 7.3-1 20-1h17z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.898em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5763em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Substituing it in &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;5&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(5)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, we get:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnalign="right left" columnspacing="0em" rowspacing="0.25em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


\begin{align*}
(J_l^T)_l f_l &amp;amp; = g_l(q) - \tau_l \\
(J_l^T)_l (A f_r + B) &amp;amp; = g_l(q) - \tau_l
\end{align*}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.1027em;vertical-align:-1.3013em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8013em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3587em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3013em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8013em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3587em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3013em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;D&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


\begin{equation}
f_r = \underbrace{- ((J_l^T)_l A)^{-1} }_C \tau_l \underbrace{ ((J_l^T)_l A)^{-1} ( g_l(q) - (J_l^T)_l B) }_D
\end{equation}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4677em;vertical-align:-0.9838em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4838em;"&gt;&lt;span style="top:-3.5925em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-1.4237em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-2.102em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="stretchy" style="height:0.548em;min-width:1.6em;"&gt;&lt;span class="brace-left" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMinYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M0 6l6-6h17c12.688 0 19.313.3 20 1 4 4 7.313 8.3 10 13  35.313 51.3 80.813 93.8 136.5 127.5 55.688 33.7 117.188 55.8 184.5 66.5.688  0 2 .3 4 1 18.688 2.7 76 4.3 172 5h399450v120H429l-6-1c-124.688-8-235-61.7 -331-161C60.687 138.7 32.312 99.3 7 54L0 41V6z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-center" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMidYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M199572 214 c100.7 8.3 195.3 44 280 108 55.3 42 101.7 93 139 153l9 14c2.7-4 5.7-8.7 9-14  53.3-86.7 123.7-153 211-199 66.7-36 137.3-56.3 212-62h199568v120H200432c-178.3  11.7-311.7 78.3-403 201-6 8-9.7 12-11 12-.7.7-6.7 1-18 1s-17.3-.3-18-1c-1.3 0 -5-4-11-12-44.7-59.3-101.3-106.3-170-141s-145.3-54.3-229-60H0V214z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-right" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMaxYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M399994 0l6 6v35l-6 11c-56 104-135.3 181.3-238 232-57.3  28.7-117 45-179 50H-300V214h399897c43.3-7 81-15 113-26 100.7-33 179.7-91 237 -174 2.7-5 6-9 10-13 .7-1 7.3-1 20-1h17z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.898em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5763em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-1.4237em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;D&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-2.102em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="stretchy" style="height:0.548em;min-width:1.6em;"&gt;&lt;span class="brace-left" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMinYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M0 6l6-6h17c12.688 0 19.313.3 20 1 4 4 7.313 8.3 10 13  35.313 51.3 80.813 93.8 136.5 127.5 55.688 33.7 117.188 55.8 184.5 66.5.688  0 2 .3 4 1 18.688 2.7 76 4.3 172 5h399450v120H429l-6-1c-124.688-8-235-61.7 -331-161C60.687 138.7 32.312 99.3 7 54L0 41V6z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-center" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMidYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M199572 214 c100.7 8.3 195.3 44 280 108 55.3 42 101.7 93 139 153l9 14c2.7-4 5.7-8.7 9-14  53.3-86.7 123.7-153 211-199 66.7-36 137.3-56.3 212-62h199568v120H200432c-178.3  11.7-311.7 78.3-403 201-6 8-9.7 12-11 12-.7.7-6.7 1-18 1s-17.3-.3-18-1c-1.3 0 -5-4-11-12-44.7-59.3-101.3-106.3-170-141s-145.3-54.3-229-60H0V214z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-right" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMaxYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M399994 0l6 6v35l-6 11c-56 104-135.3 181.3-238 232-57.3  28.7-117 45-179 50H-300V214h399897c43.3-7 81-15 113-26 100.7-33 179.7-91 237 -174 2.7-5 6-9 10-13 .7-1 7.3-1 20-1h17z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.898em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5763em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" 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&lt;p&gt;And, from &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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(6)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;E&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;F&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mtr-glue"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd class="mml-eqn-num"&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{equation}
f_r = \underbrace{ - (J_r^T)_r^{-1} }_E \tau_r \underbrace{ (J_r^T)_r^{-1} g_r(q) }_F
\end{equation}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4677em;vertical-align:-0.9838em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4838em;"&gt;&lt;span style="top:-3.5925em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal 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style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-2.102em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="stretchy" style="height:0.548em;min-width:1.6em;"&gt;&lt;span class="brace-left" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMinYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M0 6l6-6h17c12.688 0 19.313.3 20 1 4 4 7.313 8.3 10 13  35.313 51.3 80.813 93.8 136.5 127.5 55.688 33.7 117.188 55.8 184.5 66.5.688  0 2 .3 4 1 18.688 2.7 76 4.3 172 5h399450v120H429l-6-1c-124.688-8-235-61.7 -331-161C60.687 138.7 32.312 99.3 7 54L0 41V6z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-center" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMidYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M199572 214 c100.7 8.3 195.3 44 280 108 55.3 42 101.7 93 139 153l9 14c2.7-4 5.7-8.7 9-14  53.3-86.7 123.7-153 211-199 66.7-36 137.3-56.3 212-62h199568v120H200432c-178.3  11.7-311.7 78.3-403 201-6 8-9.7 12-11 12-.7.7-6.7 1-18 1s-17.3-.3-18-1c-1.3 0 -5-4-11-12-44.7-59.3-101.3-106.3-170-141s-145.3-54.3-229-60H0V214z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-right" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMaxYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M399994 0l6 6v35l-6 11c-56 104-135.3 181.3-238 232-57.3  28.7-117 45-179 50H-300V214h399897c43.3-7 81-15 113-26 100.7-33 179.7-91 237 -174 2.7-5 6-9 10-13 .7-1 7.3-1 20-1h17z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8641em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.898em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5763em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9838em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="tag"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4838em;"&gt;&lt;span style="top:-3.4838em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.8913em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="eqn-num"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9838em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Thus, combining &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;7&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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(7)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;8&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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(8)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;8&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, we can get a relation between &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\tau_l&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\tau_r&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;D&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;E&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;F&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


C \tau_l + D = E \tau_r + F
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;D&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05764em;"&gt;E&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;F&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Which is another under-constrained system expressed in terms of torques. We can now find the solution
minimizing torques:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;E&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo lspace="0em" rspace="0em"&gt;†&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;F&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;D&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\begin{bmatrix}
\tau_l \\
\tau_r
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}
C &amp;amp; -E
\end{bmatrix}^{\dagger}
(F-D)
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4em;vertical-align:-0.95em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.439em;vertical-align:-0.35em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size1"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.85em;"&gt;&lt;span style="top:-3.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.85em;"&gt;&lt;span style="top:-3.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.05764em;"&gt;E&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size1"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.089em;"&gt;&lt;span style="top:-3.3029em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;†&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;F&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.02778em;"&gt;D&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;h2&gt;It is not over&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;It seems that we now have a solution to the initial problem. However, we forgot a strong assumption: contact
forces are &lt;em&gt;unilateral&lt;/em&gt;. This means that we can't "pull" on the ground for example.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;The solution to the single support foot equation is unique, thus, while we can check if it is feasible, there are no
other torques we could apply. However, the solution with two support feet is under-constrained and admits
an infinite set of solutions.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;What we want is to explore those solutions, and select the one that minimizes torques &lt;strong&gt;subject to&lt;/strong&gt; some constraints on the force (in that case, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
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\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

f_z &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, if &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

f_z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is expressed in a proper frame). To achieve this, we can formulate the problem as a &lt;em&gt;quadratic programming&lt;/em&gt; (QP) problem and invoke a solver. Such a solver can address problems of the form:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnalign="right left" columnspacing="0em" rowspacing="0.25em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;&lt;munder&gt;&lt;mo&gt;&lt;mtext&gt;minimize&lt;/mtext&gt;&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mi&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mtext&gt;subject to &lt;/mtext&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


\begin{align*}
\underset{x}{\textrm{minimize}} \space &amp;amp; \frac{1}{2} x^T P x + c^T x \\
\textrm{subject to} \space &amp;amp; A x = b \\
&amp;amp; G x \leq h
\end{align*}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:5.3214em;vertical-align:-2.4107em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.9107em;"&gt;&lt;span style="top:-4.9107em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord textrm"&gt;minimize&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0707em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord textrm"&gt;subject to&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace"&gt; &lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.5707em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.4107em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.9107em;"&gt;&lt;span style="top:-4.9107em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3214em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0707em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.5707em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3214em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.4107em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Let's consider the double support problem here. As you will see, this formulation can also be easily extended to
any number of contact forces.&lt;/p&gt;
&lt;h3&gt;Optimization variables&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The optimization variables that we will use are:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center center center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}


x = \begin{bmatrix} \tau_a &amp;amp; f_l &amp;amp; f_r \end{bmatrix} ^T
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.4312em;vertical-align:-0.35em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size1"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.85em;"&gt;&lt;span style="top:-3.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.85em;"&gt;&lt;span style="top:-3.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.85em;"&gt;&lt;span style="top:-3.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size1"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.0812em;"&gt;&lt;span style="top:-3.3029em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\zd{\dot{z}}

\tau_a&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the robot torques, and where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;h3&gt;Objective function&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;To define our objective function, we will choose &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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c&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;c&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to be 0, and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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P&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to be a diagonal matrix, with &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; on the
diagonal for values that correspond to an actuated torque, and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\epsilon&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; for contact forces. If you think about it, with this &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;P&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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P&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.13889em;"&gt;P&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, the resulting objective will be the sum of the (squared) torques, plus the sum of the (squared) forces times &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;ϵ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\epsilon&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;ϵ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. This means that the main priority is to find the solution with the minimum torques, and the second priority (with a very small weight) is to minimize contact forces. This trick is required because forces are part of our optimization variables, and most QP solvers need at least one objective to be minimized for every optimization variable.&lt;/p&gt;
&lt;h3&gt;Equality constraint&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The equality constraint is the one we've been dealing with the whole time:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center center center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mi&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}


\underbrace{
\begin{bmatrix}
0 &amp;amp; (J_l^T)_u &amp;amp; (J_r^T)_u \\
I &amp;amp; (J_l^T)_a &amp;amp; (J_r^T)_a
\end{bmatrix}
}_A
\begin{bmatrix}
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f_l \\
f_r
\end{bmatrix}
=
\underbrace{
g
}_b
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:4.3277em;vertical-align:-2.2777em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4513em;"&gt;&lt;span style="top:-1.1737em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.4513em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.4513em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.4513em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4513em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-1.852em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.4513em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="stretchy" style="height:0.548em;min-width:1.6em;"&gt;&lt;span class="brace-left" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMinYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M0 6l6-6h17c12.688 0 19.313.3 20 1 4 4 7.313 8.3 10 13  35.313 51.3 80.813 93.8 136.5 127.5 55.688 33.7 117.188 55.8 184.5 66.5.688  0 2 .3 4 1 18.688 2.7 76 4.3 172 5h399450v120H429l-6-1c-124.688-8-235-61.7 -331-161C60.687 138.7 32.312 99.3 7 54L0 41V6z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-center" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMidYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M199572 214 c100.7 8.3 195.3 44 280 108 55.3 42 101.7 93 139 153l9 14c2.7-4 5.7-8.7 9-14  53.3-86.7 123.7-153 211-199 66.7-36 137.3-56.3 212-62h199568v120H200432c-178.3  11.7-311.7 78.3-403 201-6 8-9.7 12-11 12-.7.7-6.7 1-18 1s-17.3-.3-18-1c-1.3 0 -5-4-11-12-44.7-59.3-101.3-106.3-170-141s-145.3-54.3-229-60H0V214z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-right" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMaxYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M399994 0l6 6v35l-6 11c-56 104-135.3 181.3-238 232-57.3  28.7-117 45-179 50H-300V214h399897c43.3-7 81-15 113-26 100.7-33 179.7-91 237 -174 2.7-5 6-9 10-13 .7-1 7.3-1 20-1h17z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.4513em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.4513em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4513em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.4087em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07847em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9513em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4513em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4169em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.4087em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4169em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9513em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4513em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.4087em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.09618em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-left:-0.0962em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9513em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5993em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.2777em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.05em;"&gt;&lt;span style="top:-4.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:5.6em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:3.600em;"&gt;&lt;svg height="3.600em" viewBox="0 0 667 3600" width="0.667em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v0 v1759 h347 v-84 H403z M403 1759 V0 H319 V1759 v0 v1759 h84z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.05em;"&gt;&lt;span style="top:-4.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.05em;"&gt;&lt;span style="top:-4.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:5.6em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:3.600em;"&gt;&lt;svg height="3.600em" viewBox="0 0 667 3600" width="0.667em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v0 v1759 H0 v84 H347z M347 1759 V0 H263 V1759 v0 v1759 h84z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.9591em;vertical-align:-1.5285em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;span style="top:-1.4715em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-2.1576em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="stretchy" style="height:0.548em;min-width:1.6em;"&gt;&lt;span class="brace-left" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMinYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M0 6l6-6h17c12.688 0 19.313.3 20 1 4 4 7.313 8.3 10 13  35.313 51.3 80.813 93.8 136.5 127.5 55.688 33.7 117.188 55.8 184.5 66.5.688  0 2 .3 4 1 18.688 2.7 76 4.3 172 5h399450v120H429l-6-1c-124.688-8-235-61.7 -331-161C60.687 138.7 32.312 99.3 7 54L0 41V6z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-center" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMidYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M199572 214 c100.7 8.3 195.3 44 280 108 55.3 42 101.7 93 139 153l9 14c2.7-4 5.7-8.7 9-14  53.3-86.7 123.7-153 211-199 66.7-36 137.3-56.3 212-62h199568v120H200432c-178.3  11.7-311.7 78.3-403 201-6 8-9.7 12-11 12-.7.7-6.7 1-18 1s-17.3-.3-18-1c-1.3 0 -5-4-11-12-44.7-59.3-101.3-106.3-170-141s-145.3-54.3-229-60H0V214z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-right" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMaxYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M399994 0l6 6v35l-6 11c-56 104-135.3 181.3-238 232-57.3  28.7-117 45-179 50H-300V214h399897c43.3-7 81-15 113-26 100.7-33 179.7-91 237 -174 2.7-5 6-9 10-13 .7-1 7.3-1 20-1h17z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;g&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8424em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5285em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Here, again, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

u&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

a&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; subscripts refer to unactuated and actuated parts of the Jacobian.&lt;/p&gt;
&lt;h3&gt;Inequality constraint&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The problem we formulated so far is already a quadratic program, and does exactly what was explained in detail
in the previous section, but in a cleaner way.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;We can now take advantage of quadratic programming's real advantage, inequality constraints, to ensure that our contacts are unilateral:&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable columnalign="right left" columnspacing="0em" rowspacing="0.25em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;≥&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;≥&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}


\begin{align*}
f_{l_z} &amp;amp; \geq 0 \\
f_{r_z} &amp;amp; \geq 0
\end{align*}
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3em;vertical-align:-1.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.75em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1645em;"&gt;&lt;span style="top:-2.357em;margin-left:-0.0197em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.143em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2501em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1645em;"&gt;&lt;span style="top:-2.357em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.143em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2501em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.25em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.75em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≥&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≥&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.25em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Those constraints can be set by adding two rows in &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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G&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfw{\boldsymbol{w}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\zd{\dot{z}}

h&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math display="block" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center center center center center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0...&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0...&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0...&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0...&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0...&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0...&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;munder&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable columnalign="center" columnspacing="1em" rowspacing="0.16em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle displaystyle="false" scriptlevel="0"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="true"&gt;⏟&lt;/mo&gt;&lt;/munder&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/munder&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}


\underbrace{
\begin{bmatrix}
...0... &amp;amp; -1 &amp;amp; ...0... &amp;amp; 0 &amp;amp; ...0... \\
...0... &amp;amp; 0 &amp;amp; ...0... &amp;amp; -1 &amp;amp; ...0...
\end{bmatrix}
}_G
\begin{bmatrix}
... \\
f_{l_z} \\
... \\
f_{r_z} \\
...
\end{bmatrix}
\leq
\underbrace{
\begin{bmatrix}
0 \\
0
\end{bmatrix}
}_h
&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:6em;vertical-align:-2.75em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-1.1736em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.45em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-1.852em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="stretchy" 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style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;...0...&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;...0...&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span 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style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.25em;"&gt;&lt;span style="top:-5.25em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:8em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:6.000em;"&gt;&lt;svg height="6.000em" viewBox="0 0 667 6000" width="0.667em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v2400 v1759 h347 v-84 H403z M403 1759 V0 H319 V1759 v2400 v1759 h84z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.75em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.25em;"&gt;&lt;span style="top:-5.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;...&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1645em;"&gt;&lt;span style="top:-2.357em;margin-left:-0.0197em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.143em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2501em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;...&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.10764em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1076em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1645em;"&gt;&lt;span style="top:-2.357em;margin-left:-0.0278em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.143em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2501em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;...&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.75em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.25em;"&gt;&lt;span style="top:-5.25em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:8em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:6.000em;"&gt;&lt;svg height="6.000em" viewBox="0 0 667 6000" width="0.667em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v2400 v1759 H0 v84 H347z M347 1759 V0 H263 V1759 v2400 v1759 h84z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.75em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.7341em;vertical-align:-2.2841em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-1.1659em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.45em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord munder"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span class="svg-align" style="top:-1.852em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="stretchy" style="height:0.548em;min-width:1.6em;"&gt;&lt;span class="brace-left" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMinYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M0 6l6-6h17c12.688 0 19.313.3 20 1 4 4 7.313 8.3 10 13  35.313 51.3 80.813 93.8 136.5 127.5 55.688 33.7 117.188 55.8 184.5 66.5.688  0 2 .3 4 1 18.688 2.7 76 4.3 172 5h399450v120H429l-6-1c-124.688-8-235-61.7 -331-161C60.687 138.7 32.312 99.3 7 54L0 41V6z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-center" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMidYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M199572 214 c100.7 8.3 195.3 44 280 108 55.3 42 101.7 93 139 153l9 14c2.7-4 5.7-8.7 9-14  53.3-86.7 123.7-153 211-199 66.7-36 137.3-56.3 212-62h199568v120H200432c-178.3  11.7-311.7 78.3-403 201-6 8-9.7 12-11 12-.7.7-6.7 1-18 1s-17.3-.3-18-1c-1.3 0 -5-4-11-12-44.7-59.3-101.3-106.3-170-141s-145.3-54.3-229-60H0V214z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="brace-right" style="height:0.548em;"&gt;&lt;svg height="0.548em" preserveAspectRatio="xMaxYMin slice" viewBox="0 0 400000 548" width="400em" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"&gt;&lt;path d="M399994 0l6 6v35l-6 11c-56 104-135.3 181.3-238 232-57.3  28.7-117 45-179 50H-300V214h399897c43.3-7 81-15 113-26 100.7-33 179.7-91 237 -174 2.7-5 6-9 10-13 .7-1 7.3-1 20-1h17z"&gt;&lt;/path&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.45em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.598em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.2841em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;In practice, you can consider using:&lt;/p&gt;
&lt;ul&gt;
&lt;li&gt;Python: &lt;a href="https://pypi.org/project/qpsolvers/"&gt;qpsolvers&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;C++: &lt;a href="https://github.com/stack-of-tasks/eiquadprog"&gt;Eiquadprog&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;p&gt;But there are many other implementations and libraries out there!&lt;/p&gt;
&lt;h2&gt;More generally&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Solving tasks-space problem with dynamics using QP solvers is extensively studied in robotics. This is what is achieved in solvers like &lt;a href="https://github.com/stack-of-tasks/tsid"&gt;TSID (Task-Space Inverse Dynamics)&lt;/a&gt;. In such setup, you minimize a score function subject to equation &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(2)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span aria-hidden="true" class="katex-html"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, using some solver like &lt;a href="https://en.wikipedia.org/wiki/Quadratic_programming"&gt;Quadratic Programming&lt;/a&gt;. There are many advantages of doing so; since you can also add some inequality constraints, limiting the torque and forces to feasible ranges.&lt;/p&gt;</content><category term="Blog"/><category term="Dynamics"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Motion control bits for homemade robots</title><link href="https://scaron.info/talks/laas-2022.html" rel="alternate"/><published>2022-07-19T00:00:00+02:00</published><updated>2022-07-19T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2022-07-19:/talks/laas-2022.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at &lt;a class="reference external" href="https://www.laas.fr/"&gt;LAAS-CNRS&lt;/a&gt; on 19 July 2022.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="right-figure docutils container"&gt;
&lt;img alt="Picture from the presentation with Upkie onstage" class="right-rounded" src="https://scaron.info/images/laas-2022.jpg" /&gt;
&lt;p&gt;Upkie prototype on stage, with a human commenting.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;p&gt;We have learned a lot from big expensive robots, but their weight and price are likely damping further progress. In this talk, we will follow an alternative made possible by recent innovations in …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at &lt;a class="reference external" href="https://www.laas.fr/"&gt;LAAS-CNRS&lt;/a&gt; on 19 July 2022.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="right-figure docutils container"&gt;
&lt;img alt="Picture from the presentation with Upkie onstage" class="right-rounded" src="https://scaron.info/images/laas-2022.jpg" /&gt;
&lt;p&gt;Upkie prototype on stage, with a human commenting.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;p&gt;We have learned a lot from big expensive robots, but their weight and price are likely damping further progress. In this talk, we will follow an alternative made possible by recent innovations in actuators: light homemade robots, of the kind that can bump, fall on, or be lifted by us with no harm. By aiming for less actuators and lower complexity, we end up with morphologies that don't fit exactly the bill of previous ideas. This is a good start to revisit them! We will tour some examples from the open source software and hardware of &lt;a class="reference external" href="https://github.com/upkie/upkie"&gt;Upkie&lt;/a&gt;, a wheeled biped robot that proudly stands on 3D printed parts and sawed broomsticks (among other mechanical marvels).&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/laas-2022.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="youtube" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/youtube.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://peertube.laas.fr/videos/watch/22afb517-ee8c-45ee-ae6c-c1cef70cba45"&gt;Recording&lt;/a&gt; (42 min)&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/upkie/upkie"&gt;Upkie wheeled biped robots&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="youtube" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/youtube.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://www.youtube.com/user/jamesbruton"&gt;James Bruton&lt;/a&gt;, great explorator of new morphologies&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="transcript"&gt;
&lt;h2&gt;Transcript&lt;a class="headerlink" href="#transcript" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;The following transcript was initially generated by:&lt;/p&gt;
&lt;pre class="code console literal-block"&gt;
&lt;span class="go"&gt;vosk-transcriber -n vosk-model-en-us-0.22 -i audio.wav -o transcript.txt&lt;/span&gt;
&lt;/pre&gt;
&lt;p&gt;Thank you everybody, I'm thrilled to be here. Thank you for your warm welcome
and allowing me to speak today. This is going to be kind of an informal
introduction. It should be really low level and chill, so I hope you enjoy, and
don't hesitate to stop anytime if you have questions. [You can also &lt;a class="reference external" href="#discussion"&gt;join the
discussion&lt;/a&gt; by posting a comment below.]&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Today I would like to tell you about motion control, well motion control in
particular because these are questions I'm very fond of, but also homemade
robots in general, and what we can do with them.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="short-bios-are-never-short-enough"&gt;
&lt;h3&gt;Short bios are never short enough&lt;a class="headerlink" href="#short-bios-are-never-short-enough" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;So that [first slide]'s more for a quick background, as I've been working in
teams on the following robots. Three years ago with HRP-4, we had a project of
showing that you could take a humanoid inside an aircraft factory and that it
could move around, locate itself, or do useful things like climbing stairs and
crossing challenging parts in the environment. This was a research project, and
after it was over I went to a company who was interested in pretty similar use
cases. With quadrupeds, but similar use cases, and in terms of how we do motion
control also, similar ideas from the state of the art that I assume you're
already familiar with, like whole body control, torque control or position
control, this kind of things.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;It was also a great experience and I really liked ANYbotics as a company. After
my time working with them I took some time off, did a whole bunch of things
that we can talk about at a personal level, and one of them was a personal
project which you see here [pointing to Upkie on stage] (which interestingly
has started drifting to the side, usually [this controller] drifts more
forward). This is &lt;strong&gt;Upkie&lt;/strong&gt;, a wheeled biped made at home with whatever you can
get your hands on through online retail, and learning a bunch of stuff, very
basic, like 3D printing or [basic] electronics.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Before we talk about Upkie in particular, I would like to make a first point
about &lt;strong&gt;morphology&lt;/strong&gt;, or the morphology of robots, and how it has influenced
the kind of techniques that we develop.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="blast-from-six-years-ago"&gt;
&lt;h3&gt;Blast from six years ago&lt;a class="headerlink" href="#blast-from-six-years-ago" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;If we look at basically six years ago (I'm a bit cheeky I'm showing you a
Korean robot because I assume everybody here already knows the Japanese robots)
we had basically two ways to do robots and implement locomotion on them. They
were mostly bipeds and we would go either for position control with extra force
sensing, or as famously shown by Boston Dynamics go for hydraulics and torque
control. These choices were coupled at the time but there's not really a need
for that, so if we look at joint control, I mentioned either position control
or torque control, we want to look at the joints but also at what kind of
sensing you have because it's always about control &lt;strong&gt;and&lt;/strong&gt; observation.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="position-versus-torque-control"&gt;
&lt;h4&gt;Position versus torque control&lt;a class="headerlink" href="#position-versus-torque-control" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;With position controlled robots we would add force sensors, because we lost the
&lt;a class="reference external" href="https://en.wiktionary.org/wiki/backdrivability"&gt;backdrivability&lt;/a&gt; through
the geartrains, and with torque controlled robots we could also sense joint
torques, so [control and observation] were coupled and that was convenient. If
you sense forces through joint torques you have a bit more work to do in &lt;em&gt;state
observation&lt;/em&gt; so, here [slide 3] it's heavier in terms of the theory, or in
terms of the code you're going to implement, it's lighter if you have directly
a force sensor because you can just start by trusting it and then move from
there.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="whole-body-impedance-versus-admittance-control"&gt;
&lt;h4&gt;Whole-body impedance versus admittance control&lt;a class="headerlink" href="#whole-body-impedance-versus-admittance-control" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;And then about whole body control, so you know how you regulate all your tasks
at the same time and your interactions with the environment, there is a very
standard way of computing torques by solving an optimization problem, which I
would say is &lt;strong&gt;whole-body impedance control&lt;/strong&gt;, in the sense that you are
sending directly forces and then you have position tasks to manage. Or you
could do &lt;strong&gt;whole-body admittance control&lt;/strong&gt; for position controlled robots where
you're controlling your joints in position and you control forces only where
you have a force sensor, so at the feet for big bipeds.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;I don't know about you, but for me, six years ago our technology really looked
like this, there were two avenues and [it felt like] either you go here or
there. So it was a bit, let's say polarized.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="here-come-the-wheels"&gt;
&lt;h3&gt;Here come the wheels&lt;a class="headerlink" href="#here-come-the-wheels" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;Hopefully, I mean thankfully (I'm very fond of it), wheels came in! And again
Boston Dynamics showed the way, but now we're starting to see increasingly more
and more wheels, and I want to make the point that &lt;strong&gt;wheels are really fun&lt;/strong&gt; in
the sense that they don't fit exactly the bill of what we had been doing
before, when we were saying &amp;quot;oh we have a force at the end effector, we want to
control the force there, that's the story&amp;quot;, because with wheels you're still
going to get the same story but you'll start to see also [that] it's not the
complete picture, you're not just controlling the force. Sometimes you're
rolling your wheel because you want to control the position of your contact
points, but [doing so is] also exerting a [ground tangential reaction] force on
you, so there are a whole bunch of interesting things with wheels.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="exploring-degrees-of-freedom"&gt;
&lt;h4&gt;Exploring degrees of freedom&lt;a class="headerlink" href="#exploring-degrees-of-freedom" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;And not only wheels, but also in the number of degrees of freedoms of robots.
Handle is kind of a big thing, you have the legs, you have the counterweight,
you have an an arm on it. You could take a regular quadrupled and add wheels
[to it], so then you get to sixteen degrees of freedom, a bit more complexity
there, or you can go the other way around and try to trim the number of
degrees of freedom to the minimum, and you get something like Ascento which has
four degrees of freedom, controlled at least, and then you have this extra spring
in the knee which brings you some extra behavior. So what I think is really cool
about this is that we get to have new entries in this table, and actually it
starts to look more like a &lt;strong&gt;technological tree&lt;/strong&gt; where we are branching, and, you
know, there are not just two ways but there are actually many ways we could explore.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="new-feature-space-coordinates"&gt;
&lt;h4&gt;New feature space coordinates&lt;a class="headerlink" href="#new-feature-space-coordinates" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;If you're interested [we can continue the comparison table], so here I added
Ascento [to the table]: we still have torque control, and for sensing and you
also sense joint torques and your usual IMU, but state observation is a bit of
a middle-ground: it's not as simple as with, let's say, an HRP robot and just
looking at the force sensors, there is a bit of dirty work, but it's also not as
heavy as having a whole body state estimator with the whole [set of] equations
of motions, all your constraints, etc. So it stands somewhere in between, and I
think this is really cool, this is a sign that we can play with ideas and test
them against new architectures, new morphologies.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="building-our-own"&gt;
&lt;h3&gt;Building our own&lt;a class="headerlink" href="#building-our-own" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;Okay, so that was a one point, new morphologies are coming. My second point
today will be, well, they are coming because also we can build our own robots,
and we can try stuff directly. This has become easier.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;One big reason why this has become easier, it's not the only one but one big
reason is about the &lt;strong&gt;availability of actuators&lt;/strong&gt;. The market for us has become
better recently: you don't have to go to a research lab anymore to build some
handcrafted actuators, you can go to websites today and order actuators that
are delivered to your door. That simplifies a whole lot of things, not only for
people working from home but also for research in general, because it
simplifies the process a lot. You don't have to get a quote, and perhaps
approval from a [hierarchy] of people involved [on both sides], if you have
access to a credit card, you can order directly.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="quasi-direct-drive-actuators"&gt;
&lt;h4&gt;Quasi direct drive actuators&lt;a class="headerlink" href="#quasi-direct-drive-actuators" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;There are two main kinds of actuators on the market today. First, &lt;a class="reference external" href="https://github.com/bgkatz"&gt;Ben
Katz's&lt;/a&gt; design which came with the Mini Cheetah,
the &lt;strong&gt;quasi direct drive actuators&lt;/strong&gt;. These are the ones that you can also see
running on Upkie right now. They are commercially available [for instance from
&lt;a class="reference external" href="https://mjbots.com/"&gt;mjbots&lt;/a&gt;], which is really convenient. They have a
torque range which is very decent, they can hold several Newton-metres
continuously, and this particular actuator at &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;N&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

6~\mathrm{N.m}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace nobreak"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;N.m&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; I think it
can hold for about five minutes, so you can have some decent motions; not too
fast, you don't have to use just peak. Peak torque is about
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;16&lt;/mn&gt;&lt;mtext&gt; &lt;/mtext&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;N&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;.&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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16~\mathrm{N.m}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;16&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace nobreak"&gt; &lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;N.m&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, so you could also get some impulsive motion out of it.
And the price range roughly is around five hundred dollars, so that's, you know
if you compare to the robots we worked with before, that cost at least 100 k's
and more for each robot, this allows you to build robots that are significantly
cheaper.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="series-elastic-actuators"&gt;
&lt;h4&gt;Series elastic actuators&lt;a class="headerlink" href="#series-elastic-actuators" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;Another line, which I haven't tried directly but I think it's also pretty cool
and they are doing a good job, are series elastic actuators. They have been
around for an even longer time, it was predating Ben Katz's designed by at
least twenty years, but they are also commercially available, for instance from
&lt;a class="reference external" href="https://www.hebirobotics.com/"&gt;HEBI robotics&lt;/a&gt;. Series elastic means you
just don't have your BLDC actuator and a geartrain, you also have a spring in
there so you don't have to model torque through current, which involves several
stages and some heavy modeling, you can just measure directly the torque
through the spring [deformation] (also there is some modeling involved there as
well). So it's a bit more complex [to build], but it also can scale up perhaps
to higher torques. For this model that I show [in slide 6], continuous and peak
torques are a bit higher. Unfortunately the price is also seven times higher,
so it's kind of somewhere else on the spectrum. But, we have choice! Which
again is really good to explore new ideas.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;[Question from Nicolas Mansard and quick discussion about the torque range
achieved by the joints of HRP-4 and HRP-2.]&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="mjbots-stack"&gt;
&lt;h4&gt;mjbots stack&lt;a class="headerlink" href="#mjbots-stack" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;We can talk some more about the stack. So Upkie here is built with the mjbots
stack, this is one of the companies out there that I think are—Disclaimer: I
have used and enjoy their products—I think they are really great, it's a whole
stack [including] the actuators, the electronics and the open source software.
Software is open-source, the actuator design is [also] available online (it
might use some non open-source software like Eagle for some electronics, I'm
not sure about that), but the software you can fully delve into it.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="upkie"&gt;
&lt;h3&gt;Upkie&lt;a class="headerlink" href="#upkie" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;That leads us to this little guy, which you see here. I forgot to write its
height, I think it's about eighty centimeters. It sports six joints, it has
heavy legs with the knee joint in the middle. While you're not [witnessing] it
right now it doesn't like carpet so much. It's mostly also to explore what you
can do with the articulation of the legs, although [here it's] just balancing
in place so you're not going to see much.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;It has the ability to test both what you can do with being able to position
your wheels some way in space, like in front of you, behind you [or]
misaligned, and it has a wheels so you can also explore what's going on with
balancing. Here we are on a flat surface, but for instance if you have some
uneven surfaces, or some obstacles in front of you, [then the question is] how
do you do the balancing while your wheel has to go up for instance, instead of
being able to go forward/backward. So there are a couple of ideas that we can
explore even with this simple form factor.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="upkie-on-slopes-and-stepping"&gt;
&lt;h4&gt;Upkie on slopes and stepping&lt;a class="headerlink" href="#upkie-on-slopes-and-stepping" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;[Question from &lt;a class="reference external" href="#comment-locking-wheels"&gt;Maximilien Naveau&lt;/a&gt; about locking
the wheels.]&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Once thing I have tested with Upkie is going up some slopes, up to like thirty
degrees, and staying in place there. The wheels have enough torque to do that,
the problem when you get on a slope is that, as the inclination increases, you
burn more torque. Heat is the first limit you're going to hit with these
actuators, so when the heat reaches a certain level, then it starts thermal
throttling [to prevent actuator burnout], and then you're losing torque.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;This design is extremely simple, when I [wrote] mechanical marvels in the
abstract you get you get the humor of it 😉 This is a sawed broomstick, and if
you look inside the wheels you're you're going to see an insane amount of extra
material that's really not needed. So there is room for improvement, but no
brakes [in the wheels], so if you want to step in place actually [you can use
the motors only]. When the motors go into failure mode, they switch to pure
damping and you can see that the legs can be pretty stiff. If the robot is
[standing] in place and you lock the wheels, it will just fall right in place
and you don't see much rolling, so I believe (I don't have data, I believe)
that the torque will be enough [to step in place].&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="d-printing"&gt;
&lt;h4&gt;3D printing&lt;a class="headerlink" href="#d-printing" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;Another great asset is 3D printing. You don't need a lot of training to be able
to 3D print parts. I mean your mechanical design is going to suck, but you can
start making it and seeing what you want to improve, and what you don't need to
improve. A lot of these designs [just work], actually the [chassis] here [on
Upkie] is a [chassis] of the mjbots quadruped. I just took it, printed it, and
and it was like &amp;quot;OK, it's not going to be a quadruped [with hip abduction] like
this, so we're just going to put [hip flexion instead]&amp;quot;, and that was great.
It's open source, in the sense of open hardware, &amp;quot;if I don't need to redo it, I
just start using it&amp;quot; and gain some time. So that was pretty cool.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="cheaper-uptime"&gt;
&lt;h4&gt;Cheaper uptime&lt;a class="headerlink" href="#cheaper-uptime" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;I was surprised that the autonomy is also a pretty good. With this battery, it
can for sure sustain the time we take talking together. According to the law of
the blue screen of death, [this has become unlikely as soon as] I said it, but
it can hold for hours on end, just standing. This is also great if we want to
record some datasets for some other purposes, like offline reinforcement
learning, or some other applications that you want to try. This is something new in
my opinion, compared to the cost we had to pay every time we wanted to use
an HRP robot which is a cost to set it up, calibrate it, etc. The engineering
cost of just getting some uptime. Here, &lt;strong&gt;uptime is cheaper&lt;/strong&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;The price for this little thing, in terms of just the actuators and the
electronics (so not including all the tiny details, the printing time or the
the small components like cable sleeves or some stuff like this), the overall
price would be around 2000-3000 euros. With a research-grade budget you can
actually build many robots like this, so this is somewhere else on the spectrum
compared to what we had been using before.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="electronics"&gt;
&lt;h4&gt;Electronics&lt;a class="headerlink" href="#electronics" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;This [slide 9] is just an overview of the electronic components inside, just to
give you a hint that it's pretty simple. The actuators in themselves are
integrated, you just need to [connect them] to a power bus, to feed all these
little dudes, and then a CAN-FD bus to keep everybody connected. The onboard
computer is a &lt;a class="reference external" href="https://www.raspberrypi.org/"&gt;Raspberry Pi&lt;/a&gt;, it's not very
powerful, it's also very cheap and has a bunch of things that help you, like
also thermal throttling: if temperature gets too hot, your CPU will just slow
down, and then your balancing will get more wobbly, and then you get a hints
that &amp;quot;oh, maybe I need to put a fan on this beast&amp;quot;. So here you [hear] a bit of
a loud fan, but it's doing the job.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Then, on this Raspberry Pi you can plug the &lt;a class="reference external" href="https://mjbots.com/products/mjbots-pi3hat-r4-4b"&gt;hat&lt;/a&gt; which is also some of the
electronics that the company sells that gives you the [CAN-FD] ports to connect
to your various motors. It also gives you an IMU with an on-board Kalman
filter, so you don't need to take care of that because this is standard, [in]
every group we assume we have orientation available. so that's also bundled
with the beast, and there is a smaller &lt;a class="reference external" href="https://mjbots.com/products/mjbots-power-dist-r4-3b"&gt;power distribution board&lt;/a&gt; which, as I
understand, is more about protecting the electronics from inrush currents that
[happen] when you plug the battery to the rest of the circuit, and once
everything is up and running it's just passing current through.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="how-to-share-hardware"&gt;
&lt;h3&gt;How to share hardware?&lt;a class="headerlink" href="#how-to-share-hardware" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;We're roughly mid through this, you've seen the beast, now I have basically two
questions going forward, and the first one is: how do we share hardware? This
is something I'm not very proficient in, but I have questions and I want to see
if you also have ideas.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;One point I already [hinted at] is about &lt;strong&gt;using commercial actuators&lt;/strong&gt;, I
think this is pretty great in terms of reproducibility, and a lot of things in
this robot I didn't have to do because other people [using the same actuators] already did it. You can
just go on the on [the company] chat, and use background knowledge from [other
users] to get up and running. This is made possible because everyone is using
the same hardware or the same electronics basically. So that's a pretty plus.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="public-prices"&gt;
&lt;h4&gt;Public prices&lt;a class="headerlink" href="#public-prices" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;Another plus that was significant, at least the last two years, is [about
sourcing]. Companies will have a strong incentive to keep you supplied, so when
there is a chip shortage and everyone is saying &amp;quot;oh you can't get [this or that
component] anymore&amp;quot;, these companies [selling actuators], if they don't sell
they [go bankrupt], so they actually find ways, at least mjbots did, so we can
keep ordering stuff. You don't have to do this kind of sourcing work, you don't
have to ask for quotes which, I'm sorry I also forgot to mention, but having
&lt;strong&gt;public prices&lt;/strong&gt; is also a plus. You know, when you see [an option], it has a
price and you can just click &amp;quot;order&amp;quot;, versus when you're on the website of a
company that says &amp;quot;get in touch with us&amp;quot;, and it's like there is a wall and
[potential users] have to go past this wall. So, in terms of adoption I think
[public prices are a plus as well].&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="open-source-companies"&gt;
&lt;h4&gt;Open source companies&lt;a class="headerlink" href="#open-source-companies" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;There are also open source options out there, so using company products doesn't
mean that we are switching and committing to getting [tied to closed source
company code]. Of course the company sets up a business, so you're losing some
freedom in the trade [for instance, by having part of your infrastructure tied
to things you have to pay for], but you're also losing some freedom when you're
doing open source if you really think about it [for instance, by committing to
your users and being mindful of their respective use cases as the project
evolves].&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;In my opinion, the major cons are that companies can go out of business, so if
they do you have to switch to someone else so you lose some time reimplementing
some software or reordering some components, and if you went for a closed
source company, like for instance one of the players out there &lt;a class="reference external" href="https://news.ycombinator.com/item?id=32338934"&gt;recently went
closed source&lt;/a&gt; on their
stack, and then if they go bankrupt you lose everything, you cannot re-make
what they had given you before.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="sharing-the-cad"&gt;
&lt;h4&gt;Sharing the CAD&lt;a class="headerlink" href="#sharing-the-cad" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;Then another thing I've been experimenting with (not sure how it helps as there
hasn't been a reproduction of this robot that I know of yet) is &lt;a class="reference external" href="https://www.printables.com/model/127831-upkie-wheeled-biped-robot"&gt;putting the
CAD out there&lt;/a&gt;. I think
it's a pretty reasonable thing to do, and there are some websites, this one is
the one from Prusa but there is also Thingiverse (which is more famous but tied
to a company that is doing a whole bunch of stuff, let's say &lt;em&gt;less transparent&lt;/em&gt;
than Prusa) but there are a bunch of websites that are geared
towards sharing the CAD design, sharing how to print it. You can directly download
the instructions for &lt;em&gt;your&lt;/em&gt; 3D printer to make it at home, so this facilitates
the sharing of parts of the hardware.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="makeable-at-home"&gt;
&lt;h4&gt;Makeable at home&lt;a class="headerlink" href="#makeable-at-home" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;I think this is pretty cool, at least that's one option to explore, and the
other one is making robots that we can &lt;strong&gt;make at home&lt;/strong&gt;. That's less of a fit
perhaps for you guys, here in a research lab, but there's great value to get
from putting some conditions on how we make the robot, selecting components
such that you can do pretty much everything from online retail and standard
tools, versus using some let's say more advanced 3D printers, or some
technology that is only available with quotes and using professional equipment.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;So this is something that's been in my mind. I try to propose a definition on
this website, it's basically three conditions about what kind of tool to use,
what kind of materials you use, and then what kind of software you use. I hope
that, if we have these three conditions, basically this means that we improve
significantly the reproducibility of our robots.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="how-to-share-software"&gt;
&lt;h3&gt;How to share software?&lt;a class="headerlink" href="#how-to-share-software" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The other question, we have all given it more thought, is about how to share
software. Today I just want to make a quick point about an element of language
that is becoming more frequent, and I would like to stress it because I think
it's a really good expression, it's called &lt;strong&gt;incremental buy-in&lt;/strong&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="incremental-buy-in"&gt;
&lt;h4&gt;Incremental buy-in&lt;a class="headerlink" href="#incremental-buy-in" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;Incremental buy-in is the idea that, when you distribute a piece of software,
you want to give users exactly what they need without tying them to your other
internal choices, to the other technical decisions that you made. For instance,
perhaps for this robots we need let's say inverse kinematics. If we bake in the
inverse kinematics with a whole rigid body dynamics library and everything that
goes behind it so that you can only use it with one library, then we are tying
them to other technical decisions. The ideal we could achieve, we would have
better incremental buy-in, if we could decouple it from the other choices, so
someone wants inverse kinematics they can use it directly with any other
library or with any robotics framework, they don't have to use, I don't know,
ROS or YARP or some other framework.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;One example I encountered while making the control stack [for Upkie] is that,
at some point, I needed a dictionary type in C++. There were some libraries
that had some [limitations], but there was one type that pretty much did
everything I needed for this particular dictionary type, but it was inside a
bigger framework. Then, if I wanted to use it, I would have had to pull the
whole framework that would do also rigid body [dynamics], spatial vector
algebra, task-based dynamics, etc., just to use a dictionary class. So that was
a pretty big choice actually. Instead, in this case I took it from the
framework and made it standalone, [one drawback being the increased maintenance
surface], but [one improvement is that] it improves incremental buy-in. Now,
for the next people coming in [who need] a dictionary type, they have less
other technical decisions tied to it.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="inverse-kinematics-in-python"&gt;
&lt;h4&gt;Inverse kinematics in Python&lt;a class="headerlink" href="#inverse-kinematics-in-python" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;I gave you [earlier] an example of inverse kinematics, and now I'm going to
show you a counter example because in the software [for Upkie] I actually
implemented a very simple task-based inverse kinematics based on &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stack-of-tasks/pinocchio"&gt;Pinocchio&lt;/a&gt;, [&lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; which] is actually
tied to other technical decisions. I wanted to tell you about this library,
[essentially] because inverse kinematics is a pretty old question, but it's
still not solved, in the sense that we [cannot] just &lt;code&gt;pip install&lt;/code&gt;
something and then assume we have inverse kinematics at the ready. We can we
can discuss about it some more if you are interested, [here] is a [the
library], [it comes with] a few open questions, some of them quite easy, and
some of them not so easy in my opinion.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="balancing-is-a-low-frequency-task"&gt;
&lt;h4&gt;Balancing is a low frequency task&lt;a class="headerlink" href="#balancing-is-a-low-frequency-task" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;Okay, next thing is the control stack for this little guy. I feel I have made
too many points already, so I'm just going to give you an overview of these
pointers, and then we can we can have a more thorough discussions.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;My main point with being able to test ideas faster with this robot was to &lt;strong&gt;use
Python as much as possible&lt;/strong&gt;. Even the inverse kinematics is implemented fully
in Python. The point I want to make here is related to a work that Nahuel
[Villa, &lt;em&gt;et al.&lt;/em&gt;] did a while back, and which is in my opinion a &lt;em&gt;striking
idea&lt;/em&gt;, for locomotion and balancing in general, is that a &lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/abs/1907.01805"&gt;balancing in itself
is not a high-frequency task&lt;/a&gt;. So if
you look at recent papers, perhaps you have noticed a trend that people
want to do MPC as fast as possible, and while it's a laudable in the sense that
there is a metric so it's good that people are competing on it, but perhaps for
balancing in itself it's not necessary for us to strive for very fast
computations. Because you can actually reduce the frequency at which
your balancing loop is checking whatever is happening in the world, and you
will still get a proper balancing performance.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;So [on Upkie], the first time this balancing was implemented was at 400 Hz, but
then there was really no pain in going down to 200 Hz which is what runs now,
and actually if you're interested we can try this week going down to 100 Hz or,
well there is a minimum value which [Nahuel] computed based on the height [of
the center of mass] of the beast, so first we can compute the minimum value and
then we could also try it. But my point is: we can &lt;strong&gt;do more Python&lt;/strong&gt;, at least
for the high level, the motion control part, because it doesn't need to be a
very high frequency code.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="wheeled-biped-observers"&gt;
&lt;h4&gt;Wheeled biped observers&lt;a class="headerlink" href="#wheeled-biped-observers" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h4&gt;
&lt;p&gt;[Realizes that there is way too much material in the slides compared to the
presentation bandwidth.]&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;If you are interested we can also talk afterwards about detecting wheel
contacts. This is something I didn't expect but detecting contacts on this guy
turned out to be an interesting problem,so yeah, we can talk about it later if
you want.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="takeaway-points"&gt;
&lt;h3&gt;Takeaway points&lt;a class="headerlink" href="#takeaway-points" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;There are only three points I would like to remember out of this lengthy discussion:&lt;/p&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;The first one is that it has become easier for us to try new morphologies,
and that's pretty cool, that's making it even better a time to be roboticist
today.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;The second one, wondering about how we can improve on sharing hardware, not
just open source software, and so for me the important part is: how do we
make sure things are reproducible by the largest number of people possible?&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;If there is one thing to remember about sharing software, making more
libraries and focusing on what is the incremental buy-in of every piece of
software that we ship in the hope that other people use. If you want to know
if people are going to use it: what's the incremental buy-in?&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;p&gt;Thanks a lot for your listening and questions, and I'll be looking forward to
discussions.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Talks"/><category term="Talks"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Ideas and software for the locomotion of homemade robots</title><link href="https://scaron.info/talks/r4-2022.html" rel="alternate"/><published>2022-06-21T00:00:00+02:00</published><updated>2022-06-21T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2022-06-21:/talks/r4-2022.html</id><summary type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the &lt;a class="reference external" href="https://www.r4-robotique.fr/"&gt;R4 robotics&lt;/a&gt; working group on 20 June 2022.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Moving away from big expensive robots to light homemade things (that can bump, fall on or be lifted by us with no harm) is a great way to revisit past design decisions and explore alternatives. Being incented …&lt;/p&gt;&lt;/div&gt;</summary><content type="html">&lt;p class="authors"&gt;Talk given at the &lt;a class="reference external" href="https://www.r4-robotique.fr/"&gt;R4 robotics&lt;/a&gt; working group on 20 June 2022.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="abstract"&gt;
&lt;h2&gt;Abstract&lt;a class="headerlink" href="#abstract" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Moving away from big expensive robots to light homemade things (that can bump, fall on or be lifted by us with no harm) is a great way to revisit past design decisions and explore alternatives. Being incented to make robots cheaper, reduce their number of actuators and complexity, we end up with new morphologies that don't fit exactly the bill of previous ideas. Interesting things lie in this &lt;em&gt;not exactly&lt;/em&gt;! In this presentation, we take a look at two existing ideas that are important in legged locomotion, &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/contact-stability.html"&gt;contact stability&lt;/a&gt; and whole-body control, and see how they fit &lt;a class="reference external" href="https://hackaday.io/project/185729-upkie-homemade-wheeled-biped-robot"&gt;Upkie&lt;/a&gt;, a wheeled biped with a low-cost onboard computer. Another idea comes to the rescue: the theoretical and empirical evidence that &lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/abs/1907.01805"&gt;balance control is a low-frequency task&lt;/a&gt;. We build open source software upon it that allows us to prototype most of our robot's brain in Python, while achieving its goals of balancing, crouching and going places.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="content"&gt;
&lt;h2&gt;Content&lt;a class="headerlink" href="#content" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/slides/r4-2022.pdf"&gt;Slides&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="github" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/github.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/upkie"&gt;Software&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="references"&gt;
&lt;h2&gt;References&lt;a class="headerlink" href="#references" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;table border="1" class="files docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="10%" /&gt;
&lt;col width="90%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02108449/document"&gt;Wrench cone inequalities for fixed surface contacts&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/pdf/1607.08089.pdf"&gt;Whole-body impedance control on IHMC's Atlas&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/IROS40897.2019.8968059"&gt;Whole-body admittance control with internal forces&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/pdf/1809.07073.pdf"&gt;Walking controller with whole-body admittance control&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;&lt;img alt="pdf" class="icon" src="https://scaron.info/images/icons/pdf.png" /&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://arxiv.org/pdf/2005.11431.pdf"&gt;Whole-body control of Ascento&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Talks"/><category term="Talks"/><category term="Walking stabilization"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Kinematics of a symmetric leg</title><link href="https://scaron.info/robotics/kinematics-of-a-symmetric-leg.html" rel="alternate"/><published>2022-05-25T00:00:00+02:00</published><updated>2022-05-25T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2022-05-25:/robotics/kinematics-of-a-symmetric-leg.html</id><summary type="html">&lt;img alt="Kinematics of a symmetric leg" class="right max-width-30pct" src="https://scaron.info/figures/symmetric-leg-kinematics.png" /&gt;
&lt;p&gt;In this post, we are taking a look at the kinematics of a simple leg with two links and one knee. Both links have the same length &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfF …&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;img alt="Kinematics of a symmetric leg" class="right max-width-30pct" src="https://scaron.info/figures/symmetric-leg-kinematics.png" /&gt;
&lt;p&gt;In this post, we are taking a look at the kinematics of a simple leg with two links and one knee. Both links have the same length &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\ell&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, making the leg &amp;quot;symmetric&amp;quot; in the sense that the mirror of any configuration with respect to the vertical plane is also a valid configuration. The joint angles, depicted to the right, are further subject to the following limits:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left right left" columnspacing="0em 1em 0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
| q_1 | &amp;amp; &amp;lt; \frac{\pi}{2} &amp;amp; | q_2 | &amp;amp; &amp;lt; \pi
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0936em;vertical-align:-0.7968em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2968em;"&gt;&lt;span style="top:-3.2968em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.1076em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7968em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2968em;"&gt;&lt;span style="top:-3.2968em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.1076em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.1076em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;π&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7968em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2968em;"&gt;&lt;span style="top:-3.2968em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.1076em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7968em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2968em;"&gt;&lt;span style="top:-3.2968em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.1076em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;π&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7968em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;We will derive analytically the forward kinematics of this leg in the sagittal plane, then consider its inverse kinematics for crouching.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="forward-kinematics"&gt;
&lt;h2&gt;Forward kinematics&lt;a class="headerlink" href="#forward-kinematics" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Consider the leg depicted in the figure above. The hip angle &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

q_1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and knee angle &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
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q_2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; fully define the position of every point on every link of the leg, including the origin of the hip &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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G&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (this could be the center of gravity of a lumped mass sitting on top of the leg and representing the robot's chassis), the knee &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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K&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and the end effector &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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C&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. Forward kinematics is the function that maps joint angles &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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(q_1, q_2)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to the coordinates &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;F&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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(x_C, z_C) = \mathrm{FK}(q_1, q_2)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;FK&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of the end effector.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Our model is an articulated system (the most common case) where each link is connected to exactly one parent link by one (usually &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/revolute-joints.html"&gt;revolute&lt;/a&gt;) joint. For such systems, the forward kinematics function is naturally recursive: the coordinates of a point on a link can be decomposed into (1) a local offset from the joint between the link and its parent, and (2) the coordinates of that joint in the parent link. Applying this general idea to our case, we write:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
x_C &amp;amp; = x_K + (x_C - x_K) \\
z_C &amp;amp; = z_K + (z_C - z_K)
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3em;vertical-align:-1.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.75em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.25em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.75em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.25em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;The coordinates of the knee point are fully determined by the hip angle and the length of the first link:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
x_K &amp;amp; = x_G + \ell \sin(q_1) \\
z_K &amp;amp; = z_G - \ell \cos(q_1)
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3em;vertical-align:-1.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.75em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.25em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.75em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.25em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;We see how the recursive argument applies to the knee as well as with the appearance of the coordinates &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(x_G, z_G)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of the origin of the hip, which is also the root of our kinematic tree. Recursion stops there.&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Deriving the forward kinematics of a symmetric leg" class="right max-width-30pct" src="https://scaron.info/figures/symmetric-leg-kinematics-forward.png" /&gt;
&lt;p&gt;Moving on to the second link, the figure to the right illustrates how we get the following sines and cosines:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
x_C - x_K &amp;amp; = \ell \cos\left(\frac{\pi}{2} - q_1 - q_2\right) = \ell \sin(q_1 + q_2) \\
z_C - z_K &amp;amp; = -\ell \sin\left(\frac{\pi}{2} - q_1 - q_2\right) = -\ell \cos(q_1 + q_2)
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:4.272em;vertical-align:-1.886em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.386em;"&gt;&lt;span style="top:-4.386em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.25em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.886em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.386em;"&gt;&lt;span style="top:-4.386em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size2"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.1076em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;π&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size2"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.25em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size2"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.1076em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;π&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size2"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.886em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Combining this system of equations with the previous one for &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(x_K, z_K)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, we get the overall formula for the forward kinematics of our leg:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
x_C &amp;amp; = x_G + \ell \sin(q_1) + \ell \sin(q_1 + q_2) \\
z_C &amp;amp; = z_G - \ell cos(q_1) - \ell \cos(q_1 + q_2)
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3em;vertical-align:-1.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.75em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.25em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.75em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.25em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This expression has the form &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;F&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(x_C, z_C) = \mathrm{FK}(q_1, q_2)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;FK&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, but the &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;F&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
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\mathrm{FK}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;FK&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; function implicitly depends on the coordinates &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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(x_G, z_G)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; of the origin of the hip frame. This frame is known as the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/floating-base-estimation.html"&gt;floating base&lt;/a&gt; of the mobile robot. We can equivalently consider it as a free joint between the hip and an inertial frame (often called the &amp;quot;world&amp;quot; frame in physics simulators and robotics software), in which case the coordinates of this joint become an additional argument to forward kinematics: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;F&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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(x_C, z_C) = \mathrm{FK}(x_G, z_G, q_1, q_2)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;FK&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. If we had a robotic arm, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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G&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; would directly be a point of an inertial frame and we could without loss of generality fix it to, for instance, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="inverse-kinematics-for-crouching"&gt;
&lt;h2&gt;Inverse kinematics for crouching&lt;a class="headerlink" href="#inverse-kinematics-for-crouching" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;img alt="Kinematics of a symmetric leg" class="right max-width-30pct" src="https://scaron.info/figures/symmetric-leg-kinematics.png" /&gt;
&lt;p&gt;Let us now compute an inverse kinematics function: given a desired &amp;quot;crouching height&amp;quot; &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\mathrm{FK}(\mathrm{IK}(h)) = (x_G, z_G - h)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;FK&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;IK&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;))&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.044em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. Injecting this property in the system of equations we obtained for forward kinematics, this amounts to solve:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
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\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
0 &amp;amp; = \sin(q_1) + \sin(q_1 + q_2) \\
h &amp;amp; = \ell cos(q_1) + \ell \cos(q_1 + q_2)
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3em;vertical-align:-1.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.75em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.25em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.75em;"&gt;&lt;span style="top:-3.91em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.25em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;One of the trick in the bag to manipulate systems of trigonometric equations is to make the identity &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo 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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\cos(x)^2 + \sin(x)^2 = 1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0641em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0641em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; appear. Let us rewrite the system as:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\cos(q_1 + q_2) &amp;amp; = \frac{h}{\ell} - \cos(q_1) \\
\sin(q_1 + q_2) &amp;amp; = -\sin(q_1)
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.8574em;vertical-align:-1.6787em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.1787em;"&gt;&lt;span style="top:-4.1787em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3527em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.6787em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.1787em;"&gt;&lt;span style="top:-4.1787em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3527em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.6787em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Taking the sum of the squares of these two lines leads us to:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

1 = \frac{h^2}{\ell^2} - 2 \frac{h}{\ell} \cos(q_1) + 1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.1771em;vertical-align:-0.686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4911em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7401em;"&gt;&lt;span style="top:-2.989em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8141em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0574em;vertical-align:-0.686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Which is great, as we now know that:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\cos(q_1) = \frac{h}{2 \ell}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0574em;vertical-align:-0.686em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Injecting this equation back into the system gives us:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\cos(q_1 + q_2) &amp;amp; = \frac{h}{\ell} - \cos(q_1) = \frac{h}{2 \ell} = \cos(-q_1) \\
\sin(q_1 + q_2) &amp;amp; = \sin(-q_1)
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.8574em;vertical-align:-1.6787em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.1787em;"&gt;&lt;span style="top:-4.1787em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3527em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.6787em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.1787em;"&gt;&lt;span style="top:-4.1787em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3527em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.6787em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;The two angles &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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q_1 + q_2&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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-q_1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; have the same sine and cosine, therefore they are equal up to some &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;Z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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2 k \pi, k \in \mathbb{Z}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;kπ&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6889em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathbb"&gt;Z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. But recall our joint limit assumption:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left right left" columnspacing="0em 1em 0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{align*}
| q_1 | &amp;amp; &amp;lt; \frac{\pi}{2} &amp;amp; | q_2 | &amp;amp; &amp;lt; \pi
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.0936em;vertical-align:-0.7968em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2968em;"&gt;&lt;span style="top:-3.2968em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.1076em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7968em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2968em;"&gt;&lt;span style="top:-3.2968em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.1076em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" 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style="margin-right:0.03588em;"&gt;π&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7968em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:1em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.2968em;"&gt;&lt;span style="top:-3.2968em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.1076em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" 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style="height:0.7968em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This means &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7778em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8389em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;π&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, and the solution to our trigonometric system is unique: &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

q_2 = -2 q_1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8389em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. Solving for &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

q_1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; alone yields:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;arccos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi&gt;arccos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo fence="true"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
q_1 &amp;amp; = \arccos\left(\frac{h}{2 \ell}\right) \\
q_2 &amp;amp; = -2 \arccos\left(\frac{h}{2 \ell}\right)
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:5.4001em;vertical-align:-2.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.95em;"&gt;&lt;span style="top:-4.95em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.25em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.45em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.95em;"&gt;&lt;span style="top:-4.95em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;arccos&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.25em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;arccos&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.45em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This is our inverse kinematics function &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(q_1, q_2) = \mathrm{IK}(h)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;IK&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. We can check that it matches what we expect at the two boundary cases:&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Kinematics of a crouching leg" class="right max-width-30pct" src="https://scaron.info/figures/symmetric-leg-kinematics-crouch.png" /&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;&lt;strong&gt;Stretched legs:&lt;/strong&gt; &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

h = 2 \ell&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, then &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi&gt;arccos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

q_1 = q_2 \arccos(1) = 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;arccos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and we are indeed in the configuration where the leg is fully vertical.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;strong&gt;Full crouch:&lt;/strong&gt; &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
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\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

h = 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, then &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;→&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
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\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

q_1 \to +\frac{\pi}{2}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;→&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0404em;vertical-align:-0.345em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6954em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.394em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;π&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; with a positive sign since &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
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\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

0 &amp;lt; q_1 &amp;lt; \frac{\pi}{2}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6835em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0404em;vertical-align:-0.345em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6954em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.394em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;π&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. Similarly &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;→&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

q_2 \to -\pi&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;→&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6667em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;π&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, so that the leg is crouching as depicted in the figure to the right.&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;p&gt;We can feel in the latter case that there is a discontinuity where our IK function can jump and should be used with care, although we will be fine within the continuous domain &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∣&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;lt;&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi&gt;π&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
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\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

| q_1 | &amp;lt; \frac{\pi}{2}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∣&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0404em;vertical-align:-0.345em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6954em;"&gt;&lt;span style="top:-2.655em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.394em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;π&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.345em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; that we chose here. In practice the two links would collide before we reach the limit &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;→&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
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\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

h \to 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;→&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, so the full crouch test here is rather an additional check for us to be convinced that our derivation is correct.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Note how we made another choice along the way: since &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

h &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.0391em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, taking &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;arccos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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q_1 = \arccos(h / 2 \ell)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;arccos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;/2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; implies that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;&amp;gt;&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

q_1 &amp;gt; 0&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7335em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and the knee will always bend forward (as in human legs). An equally valid solution would be &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;arccos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;h&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;/&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;2&lt;/mn&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

q_1 = -\arccos(h / 2 \ell)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;arccos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;/2&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, in which case the knee will bend backward (as in bird legs).&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;For more complex models, it is rare that we derive the forward and inverse kinematics functions of a model analytically, although such a derivation can be done &lt;a class="reference external" href="http://openrave.org/docs/latest_stable/openravepy/ikfast/"&gt;automatically for models as complex as 7-DOF robot arms&lt;/a&gt;. A more common approach is to write down a &lt;a class="reference external" href="https://wiki.ros.org/urdf/XML"&gt;URDF description&lt;/a&gt; of the model, use fast rigid-body algorithms for forward kinematics, and &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/differential-inverse-kinematics.html"&gt;numerical optimization for inverse kinematics&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Robotics"/><category term="Kinematics"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Open loop and closed loop model predictive control</title><link href="https://scaron.info/robotics/open-closed-loop-model-predictive-control.html" rel="alternate"/><published>2022-05-12T00:00:00+02:00</published><updated>2022-05-12T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2022-05-12:/robotics/open-closed-loop-model-predictive-control.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;There are two ways model predictive control (MPC) has been applied to legged
locomotion so far: open loop and closed loop MPC. In both cases, a model
predictive control (numerical optimization) problem is derived from a model of
the system and solved, providing a sequence of actions that can be …&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;There are two ways model predictive control (MPC) has been applied to legged
locomotion so far: open loop and closed loop MPC. In both cases, a model
predictive control (numerical optimization) problem is derived from a model of
the system and solved, providing a sequence of actions that can be used to
drive the actual system. Open loop and closed loop MPC differ in their choice
of initial state.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="open-loop-model-predictive-control"&gt;
&lt;h2&gt;Open loop model predictive control&lt;a class="headerlink" href="#open-loop-model-predictive-control" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Open loop MPC is a motion planning solution where the plan is &amp;quot;unrolled&amp;quot;
progressively. In bipedal walking, it is also known as &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/how-do-biped-robots-walk.html#walking-pattern-generation"&gt;walking pattern
generation&lt;/a&gt;. In this
approach, MPC outputs are integrated using the same forward dynamics model as
the one used to derive the MPC problem itself. For instance, that model is
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;u&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
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\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfx_{k+1} = \bfA \bfx_k + \bfB u_k&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6528em;vertical-align:-0.2083em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.04835em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;u&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; in &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/prototyping-a-walking-pattern-generator.html#linear-model-predictive-control"&gt;linear model predictive control&lt;/a&gt;.
The resulting state &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfx_{k+1}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6528em;vertical-align:-0.2083em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is then used as initial state for the
MPC problem of the next control cycle:&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Open loop model predictive control" class="center max-width-80pct" src="https://scaron.info/figures/open-loop-model-predictive-control.png" /&gt;
&lt;p&gt;Note that the initial state depicted above can be either purely model-based or
observed from sensors. What characterizes open loop MPC is the use of the model
for integration from one step to the next. State can also be reinitialized from
sensors at specific events, such as when the robot stops walking or after an
impact.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;One of the first breakthroughs in humanoid walking, the &lt;em&gt;preview control&lt;/em&gt;
method &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/ROBOT.2003.1241826"&gt;(Kajita et al., 2003)&lt;/a&gt;,
is open loop. It was later shown to be equivalent to linear model predictive
control &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/ICHR.2006.321375"&gt;(Wieber, 2006)&lt;/a&gt;. These
seminal papers don't mention the integrator directly, but open loop MPC is how
the generated center of mass trajectories were executed in practice on the
HRP-2 and HRP-4 humanoids. This is explicit in code that was released more
recently, for instance the &lt;a class="reference external" href="https://github.com/stephane-caron/lipm_walking_controller/"&gt;LIPM walking controller&lt;/a&gt; from CNRS or
the &lt;a class="reference external" href="https://github.com/isri-aist/CentroidalControlCollection"&gt;centroidal control collection&lt;/a&gt; from AIST.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="closed-loop-model-predictive-control"&gt;
&lt;h2&gt;Closed loop model predictive control&lt;a class="headerlink" href="#closed-loop-model-predictive-control" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Closed loop MPC is initialized from the latest observation:&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Closed loop model predictive control" class="center max-width-80pct" src="https://scaron.info/figures/closed-loop-model-predictive-control.png" /&gt;
&lt;p&gt;Observations, even when they are filtered, are subject to uncertainty and
measurement errors, which raises new questions and edge cases to handle
compared to open loop MPC. For instance, what if the MPC problem has state
constraints &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;k&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfC \bfx_k \leq \bfe&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.06979em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03148em;"&gt;k&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;≤&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, but the initial state does &lt;em&gt;not&lt;/em&gt;
satisfy &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;≤&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
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&lt;p&gt;This question was encountered by &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/IROS.2017.8206174"&gt;(Bellicoso et al., 2017)&lt;/a&gt; in the case of &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/zmp-support-area.html"&gt;ZMP constraints&lt;/a&gt; during quadrupedal locomotion. It is at the
origin of the &lt;em&gt;robust&lt;/em&gt; closed-loop MPC studied by &lt;a class="reference external" href="https://hal.inria.fr/hal-01649580/file/Villa-Wieber_2017_RCLMPC.pdf"&gt;(Villa and Wieber, 2017)&lt;/a&gt; in the
case of bipedal locomotion. Closed loop MPC is also the approach followed by
&lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1109/IROS.2018.8594448"&gt;(Di Carlo et al., 2018)&lt;/a&gt; to
control the base position and orientation of a walking quadruped through
contact forces.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="pros-and-cons"&gt;
&lt;h2&gt;Pros and cons&lt;a class="headerlink" href="#pros-and-cons" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;A benefit of open loop MPC, compared to its closed loop counterpart, is that it
makes it easier to enforce guarantees such as &lt;a class="reference external" href="https://hal.inria.fr/hal-01618881/file/ICHR17_0017_FI.pdf"&gt;recursive feasibility&lt;/a&gt; by choosing
proper &lt;a class="reference external" href="capture-point.rst#boundedness-condition"&gt;terminal constraints&lt;/a&gt;.
Recursive feasibility is the guarantee that if the current MPC problem is
feasible, then the next MPC problem (after integration) will be feasible as
well. This is an important property in practice to make sure that the robot
does not run &amp;quot;out of plan&amp;quot; while walking, which is dangerous if its current
state is not a static equilibrium.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Open loop MPC only generates a reference state, and is therefore commonly
cascaded with a &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/how-do-biped-robots-walk.html#walking-stabilization"&gt;walking stabilizer&lt;/a&gt; to implement
feedback from the observed state. The main drawback of this approach is that a
stabilizer is often by design more short-sighted than a model predictive
controller, so that the combined system may not be general enough to discover
more complex recovery strategies (re-stepping, crouching, side stepping, ...)
that closed loop MPC can discover.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Recursive feasibility is easier to enforce in open loop MPC, but it can also be
achieved in closed loop. What makes it challenging at first is that the direct
feedback from observations to the initial state of the MPC problem can move it
too far away from the previous solution. One way to palliate this is indirect
feedback, where the initial state of the subsequent MPC problem is constrained
to lie around (not exactly at) the observed one. This approach may let the plan
drift, with a rate parameterized by the extent of the initial state constraint,
but it can also &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2004.08.019"&gt;preserve recursive feasibility&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;In this short overview, we mentioned measurement errors in the initial state of
closed-loop MPC, but we didn't dig into the question of &lt;em&gt;measurement
uncertainty&lt;/em&gt;. This point, as well as other sources of uncertainty, can be taken
into account in the more general framework of &lt;a class="reference external" href="https://web.stanford.edu/class/ee364b/lectures/stoch_mpc_slides.pdf"&gt;stochastic model predictive
control&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;On a related note:&lt;/p&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;Beyond recursive feasibility lies &lt;a class="reference external" href="https://web.archive.org/web/20170814172055id_/http://spiral.imperial.ac.uk/bitstream/10044/1/4346/1/cued_control_155.pdf"&gt;robust set invariance theory&lt;/a&gt;.&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;Open and closed loop MPC have been compared in &lt;a class="reference external" href="https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02993058/document"&gt;reaching and pick-and-place tasks&lt;/a&gt; with a manipulator.&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;p&gt;&lt;strong&gt;Thanks&lt;/strong&gt; to &lt;a class="reference external" href="https://scholar.google.com/citations?user=dql3PBQAAAAJ"&gt;Nahuel Villa&lt;/a&gt;
for his feedback on previous versions of this post!&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Robotics"/><category term="Locomotion"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Knee torque of a lumped mass model</title><link href="https://scaron.info/robotics/knee-torque-lumped-mass-model.html" rel="alternate"/><published>2022-01-26T00:00:00+01:00</published><updated>2022-01-26T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2022-01-26:/robotics/knee-torque-lumped-mass-model.html</id><summary type="html">&lt;img alt="Knee joint in a lumped mass model" class="right max-width-80pct" src="https://scaron.info/figures/knee-torque-lumped-mass-model.png" /&gt;
&lt;p&gt;Consider the planar legged model depicted to the right. The robot's mass is
concentrated at its center of mass &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH …&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;img alt="Knee joint in a lumped mass model" class="right max-width-80pct" src="https://scaron.info/figures/knee-torque-lumped-mass-model.png" /&gt;
&lt;p&gt;Consider the planar legged model depicted to the right. The robot's mass is
concentrated at its center of mass &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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G&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, meaning we neglect the mass of
the two links of the leg. The center of mass is located above the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/zero-tilting-moment-point.html"&gt;center of
pressure&lt;/a&gt; &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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C&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and the robot is
in static equilibrium. The leg has a single &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/revolute-joints.html"&gt;revolute joint&lt;/a&gt; located at the knee &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
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K&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; with joint
angle &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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q&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. Both of its links have the same length &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;K&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;G&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;ℓ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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CK = KG = \ell&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.07153em;"&gt;K&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;G&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;ℓ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;dl class="docutils"&gt;
&lt;dt&gt;Question:&lt;/dt&gt;
&lt;dd&gt;What is the joint torque &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\tau&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; exerted by the knee to keep the leg
in static equilibrium?&lt;/dd&gt;
&lt;/dl&gt;
&lt;p&gt;Note that this is a question page, so there is no need to post the answer via
the discussion form below. However, if you have an original derivation of the
solution (&lt;em&gt;e.g.&lt;/em&gt; using Lagrangian dynamics or spatial vector algebra), you are
welcome to post it.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;This simplified model was considered to dimension knee actuators during the
&lt;a class="reference external" href="https://staff.aist.go.jp/k.kaneko/publications/2011_publications/IROS2011-0164.pdf"&gt;design of the HRP-4 humanoid robot&lt;/a&gt;.
A writeup of the analytical kinematics for this model is given in &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/kinematics-of-a-symmetric-leg.html"&gt;Kinematics
of a symmetric leg&lt;/a&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Robotics"/><category term="Dynamics"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Revolute joints</title><link href="https://scaron.info/robotics/revolute-joints.html" rel="alternate"/><published>2022-01-26T00:00:00+01:00</published><updated>2022-05-02T00:00:00+02:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2022-01-26:/robotics/revolute-joints.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;Revolute joints are the most common ones in legged robots. Their &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/constrained-equations-of-motion.html"&gt;equations of
motion&lt;/a&gt; involve both joint
coordinates &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol …&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;Revolute joints are the most common ones in legged robots. Their &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/constrained-equations-of-motion.html"&gt;equations of
motion&lt;/a&gt; involve both joint
coordinates &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bftau&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;M&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;¨&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;g&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfM(\bfq) \qdd + \qd^\top \bfC(\bfq) \qd = \bfS^\top \bftau +
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style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;But given a joint &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6595em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; connecting a link &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;div class="section" id="kinematics-of-a-revolute-joint"&gt;
&lt;h2&gt;Kinematics of a revolute joint&lt;a class="headerlink" href="#kinematics-of-a-revolute-joint" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;Our robot model typically consists in a kinematic tree rooted at a special
link, the &lt;em&gt;floating base&lt;/em&gt; or &lt;em&gt;base link&lt;/em&gt;. Each &lt;a class="reference external" href="https://wiki.ros.org/urdf/XML/link"&gt;link&lt;/a&gt; is a rigid body connected to one or more
others by &lt;a class="reference external" href="https://wiki.ros.org/urdf/XML/joint"&gt;joints&lt;/a&gt; that prevent motion
in some axes while allowing it on some others. Here is the example of a
revolute joint at the elbow of a humanoid robot:&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Two rigid links connected by a revolute joint" class="center max-height-325px" src="https://scaron.info/figures/rigid-body-system.png" /&gt;
&lt;p&gt;In general there are six degrees of freedom between two rigid bodies,
corresponding to the three translation and three rotation coordinates of their
relative &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/kinematics-jargon.html"&gt;pose&lt;/a&gt;. A revolute joint allows
rotation around one axis only, the &lt;em&gt;joint axis&lt;/em&gt;, thus leaving one degree of
freedom while applying five degrees of constraint between the two bodies. Such
a joint is realized in practice by a rotary actuator, which looks like this:&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Stator and rotor of the rotary actuator in a revolute joint" class="center max-height-200px" src="https://scaron.info/figures/stator-rotor.png" /&gt;
&lt;p&gt;Regardless of its design (brushless DC electric, series-elastic, quasi-direct
drive, …), the rotary actuator always has two main bodies when we look at it
from the outside: a stator and a rotor. The rotor rotates around (and is
typically symmetric around) the joint axis. The stator is attached to one link
and the rotor to the other, so that the actuator applies &lt;em&gt;joint torque&lt;/em&gt; between
the two links. In the figure above we have attached the stator to the parent
link and the rotor to the child link, but it could very well have been the
other way round.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="relative-pose-of-the-child-link"&gt;
&lt;h3&gt;Relative pose of the child link&lt;a class="headerlink" href="#relative-pose-of-the-child-link" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The Plücker transform &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfX_{\lambda(i), i}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0413em;vertical-align:-0.3552em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; from the child frame
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6595em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to the parent frame &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\lambda(i)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; can be decomposed as follows:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
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\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
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\bfX_{\lambda(i), i} = \bfX_{\lambda(i), stator} \cdot \bfX_{stator, rotor}(q_i) \cdot \bfX_{rotor, i}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0413em;vertical-align:-0.3552em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0413em;vertical-align:-0.3552em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0361em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9722em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;In the URDF convention, the child frame coincides with the &lt;em&gt;joint frame&lt;/em&gt;,
&lt;em&gt;i.e.&lt;/em&gt; &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfX_{rotor, i} = \bfI_{6 \times 6}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9722em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8944em;vertical-align:-0.2083em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. This is purely a
convention, for calculation purposes what matters is rather that
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfX_{\lambda(i), stator}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0413em;vertical-align:-0.3552em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfX_{rotor, i}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9722em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; do not depend on
the joint angle &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

q_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. The only varying part in the equation is then the
stator-to-rotor transform. Say we select the &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;-axis of the joint
(rotor) frame as our joint axis, so that our frames look like this:&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Stator and rotor frames after rotation of the actuator" class="center max-height-200px" src="https://scaron.info/figures/stator-rotor-frames.png" /&gt;
&lt;p&gt;The transform from the rotor frame to the stator frame is then:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center center center center center" columnlines="none none solid none none" columnspacing="1em" rowlines="none none solid none none"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;sin&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;cos&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⁡&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfX_{stator, rotor}(q_i) =
\left[\begin{array} {ccc|ccc}
\cos(q_i) &amp;amp; -\sin(q_i) &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 \\
\sin(q_i) &amp;amp; \cos(q_i) &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 \\
0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 1 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 \\
\hline
0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; \cos(q_i) &amp;amp; -\sin(q_i) &amp;amp; 0 \\
0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; \sin(q_i) &amp;amp; \cos(q_i) &amp;amp; 0 \\
0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 0 &amp;amp; 1 \\
\end{array}
\right]&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0361em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:7.2001em;vertical-align:-3.35em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.85em;"&gt;&lt;span style="top:-5.8499em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:9.2em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:7.200em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='7.200em' viewBox='0 0 667 7200'&gt;&lt;path d='M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v3600 v1759 h347 v-84
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class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.85em;"&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.85em;"&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vertical-separator" style="height:7.2em;border-right-width:0.04em;border-right-style:solid;margin:0 -0.02em;vertical-align:-3.35em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.85em;"&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.85em;"&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop"&gt;sin&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mop"&gt;cos&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.85em;"&gt;&lt;span style="top:-6.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-6.1em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:5.85em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="hline" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.85em;"&gt;&lt;span style="top:-5.8499em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:9.2em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:7.200em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='7.200em' viewBox='0 0 667 7200'&gt;&lt;path d='M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v3600 v1759 H0 v84 H347z
M347 1759 V0 H263 V1759 v3600 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.35em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;That is, a pure rotation of angle &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

q_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.625em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; around the &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;-axis of the
joint frame. In general, a revolute joint may rotate around any axis
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo mathvariant="normal"&gt;≠&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfe_i \neq \bfe_z&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&lt;span class="mord vbox"&gt;&lt;span class="thinbox"&gt;&lt;span class="rlap"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="inner"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mrel"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="fix"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, but that's alright, we know how to write rotation
matrices &lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Rotation_matrix#Rotation_matrix_from_axis_and_angle"&gt;from their axis-angle representation&lt;/a&gt;
;-) In that case, the transform becomes:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center" columnlines="solid" columnspacing="1em" rowlines="solid"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfX_{stator, rotor}(q_i) =
\left[\begin{array} {c|c}
\bfR_{\bfe_i}(q_i) &amp;amp; \bfzero_{3 \times 3} \\
\hline
\bfzero_{3 \times 3} &amp;amp; \bfR_{\bfe_i}(q_i)
\end{array}
\right]&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0361em;vertical-align:-0.2861em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4em;vertical-align:-0.95em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.45em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1611em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3281em;"&gt;&lt;span style="top:-2.357em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.143em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2501em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vertical-separator" style="height:2.4em;border-right-width:0.04em;border-right-style:solid;margin:0 -0.02em;vertical-align:-0.95em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1611em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3281em;"&gt;&lt;span style="top:-2.357em;margin-right:0.0714em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size3 size1 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.143em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2501em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.7em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="hline" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Note that we didn't specify the frame of the Euclidean vector &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
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\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfe_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
here. It is not a mistake yet since the rotation leaves this vector unchanged
(&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
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\def\bfT{\boldsymbol{T}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

{}^{stator} \bfe_i = {}^{rotor} \bfe_i = \bfe_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9436em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7936em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9436em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7936em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;), but we will make the
frame explicit when we turn it into a motion vector.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="velocity-and-velocity-jacobian-of-the-link"&gt;
&lt;h3&gt;Velocity and velocity Jacobian of the link&lt;a class="headerlink" href="#velocity-and-velocity-jacobian-of-the-link" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The time derivative of the axis-angle rotation is &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\bfpd{\dot{\bfp}}
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\def\bfp{\boldsymbol{p}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\dot{\bfR}_{\bfe}(q) =
\dot{q} \bfe \times \bfR_{\bfe}(q)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.173em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1611em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8623em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1611em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. Therefore, the time derivative of the
transform from the rotor to the stator frame is:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfL{\boldsymbol{L}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
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\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
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\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\dot{\bfR}_{stator, rotor} &amp;amp; = \dot{q_i} \bfe_i \times \bfR_{stator, rotor} \\
\dot{\bfX}_{stator, rotor} &amp;amp; = \dot{q_i} \begin{bmatrix} \bfe_i \\ \bfzero_{3} \end{bmatrix} \times \bfX_{stator, rotor} = \dot{q_i} {}^{stator} \bfs_i \times \bfX_{stator, rotor}
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:4.283em;vertical-align:-1.8915em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.3915em;"&gt;&lt;span style="top:-4.9185em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.8085em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8915em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.3915em;"&gt;&lt;span style="top:-4.9185em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.8085em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.45em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8436em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.8915em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where we defined the motion vector &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi 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{}^{stator} \bfs_i :=
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transform &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfX_{\lambda(i), i}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0413em;vertical-align:-0.3552em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; from the link frame to its parent frame:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi 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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\dot{\bfX}_{\lambda(i), i} = {}^{\lambda(i)} (\bfv_i - \bfv_{\lambda(i)}) \times \bfX_{\lambda(i), i} &amp;amp; = \bfX_{\lambda(i), stator} \cdot \dot{\bfX}_{stator, rotor} \cdot \bfX_{rotor, i} \\
&amp;amp; = \dot{q}_i \bfX_{\lambda(i), stator} ({}^{stator} \bfs_i \times) \bfX_{stator, rotor} \bfX_{rotor, i} \\
&amp;amp; = \dot{q}_i {}^{\lambda(i)} \bfs_i \times \bfX_{\lambda(i), stator} \bfX_{stator, rotor} \bfX_{rotor, i} \\
&amp;amp; = \dot{q}_i {}^{\lambda(i)} \bfs_i \times \bfX_{\lambda(i), i}
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:6.2976em;vertical-align:-2.8988em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.3988em;"&gt;&lt;span style="top:-5.4608em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.938em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.9572em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3592em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.7612em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.8988em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.3988em;"&gt;&lt;span style="top:-5.4608em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.9572em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8436em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3592em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.938em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2806em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ro&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.7612em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.938em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.8988em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This implies that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo 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\def\zd{\dot{z}}

{}^{\lambda(i)} (\bfv_i - \bfv_{\lambda(i)}) =
\dot{q}_i {}^{\lambda(i)} \bfs_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.138em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.888em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1052em;vertical-align:-0.3552em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0824em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.888em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, or equivalently in the world frame:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bfv_i = \bfv_{\lambda(i)} + \bfs_i(\bfq) \dot{q}_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9385em;vertical-align:-0.3552em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bfs_i(\bfq) = \bfX_{world, \lambda(i)}(\bfq)
{}^{\lambda(i)} \bfs_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.2432em;vertical-align:-0.3552em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02691em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.888em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; maps the joint velocity &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\zd{\dot{z}}

\dot{q}_i \in
\mathbb{R}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8623em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6889em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathbb"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; to the link's spatial velocity &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mtext mathvariant="sans-serif"&gt;M&lt;/mtext&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
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\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
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\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
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\def\bfy{\boldsymbol{y}}
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\bfv_i \in \textsf{M}^6&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6891em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8984em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord text"&gt;&lt;span class="mord textsf"&gt;M&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8984em;"&gt;&lt;span style="top:-3.1473em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. The
calculation of this motion vector &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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particular case of a revolute joint, can actually be carried out for any type
of joint: given a joint &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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coordinates &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/msup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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6 \times
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\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfv_i =
\bfv_{\lambda(i)} + \bfS(\bfq) \dot{\bfq}_j&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9385em;vertical-align:-0.3552em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1302em;vertical-align:-0.3802em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.05382em;"&gt;S&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2175em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05724em;"&gt;j&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3802em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. Going all the way up to the root
of the kinematic tree, we see that these successive motion vectors make up the
Jacobian of the link:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;⋯&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfv_i
= \bfs_i(\bfq) \dot{q}_i + \bfs_{\lambda(i)}(\bfq) \dot{q}_{\lambda(i)} + \cdots + \bfS_{base}(\bfq) \dot{\bfq}_{base}
= \bfJ_i(\bfq) \dot{\bfq}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1052em;vertical-align:-0.3552em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6679em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.0556em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3448em;"&gt;&lt;span style="top:-2.5198em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3552em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6667em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;⋯&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.05382em;"&gt;S&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ba&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;se&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" 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style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.6813em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.0134em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1944em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;J&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfJ_i(\bfq)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.10069em;"&gt;J&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;6&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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6 \times n&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7278em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;6&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4306em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; spatial Jacobian matrix of
our link &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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flattening of the joint coordinate vectors &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;…&lt;/mo&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;…&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

[\bfq_{base}, \ldots, q_i,
\ldots]&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.242em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;ba&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;se&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;…&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.03588em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.0359em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;…&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; into the generalized coordinates &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;q&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfq&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6389em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;q&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (libraries like
Pinocchio let us access both). Rigid body libraries factor computations for
better performance, but in essence the Jacobian matrix routinely used in
&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/differential-inverse-kinematics.html"&gt;inverse kinematics&lt;/a&gt; is the
matrix thus derived.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="dynamics-of-a-revolute-joint"&gt;
&lt;h2&gt;Dynamics of a revolute joint&lt;a class="headerlink" href="#dynamics-of-a-revolute-joint" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;While kinematics derives from the composition of transforms &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfj{\boldsymbol{j}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfX_{CA} =
\bfX_{CB} \bfX_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.07153em;"&gt;C&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;CB&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, dynamics derives from the Newton-Euler equations of rigid
bodies:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
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\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfI_i \bfa_i + \bfv_i \times^* \bfI_i \bfv_i = \bfw^{net}_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8887em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7387em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0906em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8436em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfa_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the spatial acceleration of the link, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfI_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
its spatial inertia matrix, and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfw^{net}_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0522em;vertical-align:-0.2587em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7936em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4413em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2587em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the net spatial force
applied to it. The left-hand side represents the inertia and motion of the
link, while the right-hand side represents forces. Let us focus on the latter
to see how the joint torque &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
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\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
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\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\tau_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; appears there.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="forces-acting-on-the-link"&gt;
&lt;h3&gt;Forces acting on the link&lt;a class="headerlink" href="#forces-acting-on-the-link" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;By convention, we write &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfw_{i}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; the spatial force vector representing
forces applied by the &lt;em&gt;parent&lt;/em&gt; link &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\lambda(i)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; onto link &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
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\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\bfw{\boldsymbol{w}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
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\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6595em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. The
net force applied on the link is then:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;munder&gt;&lt;mo&gt;∑&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∈&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/munder&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
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\bfw^{net}_i = \bfw_i + \bfw_i^\mathit{ext} - \sum_{j \in \mathrm{sons}(i)} \bfw_j&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0906em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8436em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;n&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0906em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8436em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathit mtight"&gt;ext&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.566em;vertical-align:-1.516em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mop op-limits"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.05em;"&gt;&lt;span style="top:-1.809em;margin-left:0em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05724em;"&gt;j&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel mtight"&gt;∈&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathrm mtight"&gt;sons&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen mtight"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose mtight"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.05em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span&gt;&lt;span class="mop op-symbol large-op"&gt;∑&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.516em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.1667em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05724em;"&gt;j&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;where &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfw^{ext}_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0522em;vertical-align:-0.2587em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7936em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4413em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;e&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2587em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the sum of external forces applied to the link,
for instance gravity applied at its center of mass, or external forces exerted
by a collision.&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Two rigid links connected by a revolute joint" class="center max-width-80pct" src="https://scaron.info/figures/force-moment-link.png" /&gt;
&lt;p&gt;The force &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\bfw_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; consists of two components:&lt;/p&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;&lt;strong&gt;Joint forces:&lt;/strong&gt; &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfw_i^{joint} = (\bfs_i \cdot \bfw_i) \bfs_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.2194em;vertical-align:-0.2769em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9426em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4231em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.1809em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05724em;"&gt;j&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;in&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2769em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; act
along the joint degrees of freedom. (Note that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;∥&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\| \bfs_i \| = 1&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;∥&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.)
Since the dot product of two vectors does not depend on the frame they are
expressed in, we can evaluate &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(\bfs_i \cdot \bfw_i)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; in the joint
frame:&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;r&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;l&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;e&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\bfs_i \cdot \bfw_i
&amp;amp; = (\bfX_{world, i} {}^i \bfs_i) \cdot (\bfX_{world, i}^* {}^i \bfw_i) \\
&amp;amp; = {}^i \bfs_i^\top \bfX_{world, i}^\top \bfX_{world, i}^* {}^i \bfw_i \\
&amp;amp; = {}^i \bfs_i \cdot {}^i \bfw_i \\
&amp;amp; = \bfe_i \cdot {}^i \bftau_i \\
&amp;amp; = \tau_i
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:7.7353em;vertical-align:-3.6177em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.1177em;"&gt;&lt;span style="top:-6.243em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.6348em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.077em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.5423em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.0423em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.6177em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.1177em;"&gt;&lt;span style="top:-6.243em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3361em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02691em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8747em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7647em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02691em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8747em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-4.6348em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8747em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8991em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9251em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02691em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7647em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02691em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.02778em;"&gt;or&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.01968em;"&gt;l&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;span class="mpunct mtight"&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3831em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8747em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.077em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8747em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8747em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" 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mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8747em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.0423em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:3.6177em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;&lt;strong&gt;Internal forces:&lt;/strong&gt; &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfw_i^{int} = {}^i \bfs_i \times {}^i \bfw_i \times {}^i \bfs_i
= \bfw_i - ({}^i \bfs_i \cdot {}^i \bfw_i) {}^i \bfs_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0833em;vertical-align:-0.2587em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8247em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4413em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;in&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2587em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9747em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8247em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9747em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8247em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9747em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8247em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0747em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8247em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0747em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8247em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8247em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, &lt;em&gt;a.k.a.&lt;/em&gt; &amp;quot;everything
else&amp;quot;. These are the linear forces and torques transmitted through the
mounting of the joint (screws, contacts between parts, any device that
implements a degree of constraint). They don't affect the robot's motion, but
they may be relevant to other robotic activities such as &amp;quot;making sure things
don't break&amp;quot;.&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;p&gt;This shows how, if our rotary actuator is able to control the torque
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfv{\boldsymbol{v}}
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\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\tau_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;, this torque affects the equation of motion of link &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
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\def\bfone{\boldsymbol{1}}
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\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6595em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
via &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;s&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfw_i^{joint} = \tau_i \bfs_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.2194em;vertical-align:-0.2769em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9426em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4231em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.1809em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05724em;"&gt;j&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;in&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2769em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;s&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. For other types of joints a similar
relationship holds, although it is generally written the other way round as
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;j&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;o&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;n&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bftau_i = \bfS_i^\top \bfw^{joint}_i = \bfS_i^\top \bfw_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.13472em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.2194em;vertical-align:-0.2769em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.05382em;"&gt;S&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9251em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9426em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4231em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.1809em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05724em;"&gt;j&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;in&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2769em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1721em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.05382em;"&gt;S&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9251em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; (with
internal forces in the nullspace of &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;S&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
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\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
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\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
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\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
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\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
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\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bfS_i^\top&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1721em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.05382em;"&gt;S&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9251em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;⊤&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;).&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;Note that, from the usual convention that &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;w&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfw_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.02778em;"&gt;w&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is the torque applied
by the parent onto the child link, the torque &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\tau_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5806em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is similarly
applied &lt;em&gt;to&lt;/em&gt; our link &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6595em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; by the joint. By Newton's law of
action-reaction, an opposite torque &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;τ&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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-\tau_i&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7333em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal" style="margin-right:0.1132em;"&gt;τ&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3117em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:-0.1132em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; is applied to the parent
link &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;λ&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi&gt;i&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
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\lambda(i)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;λ&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;You can take a bite at the &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/knee-torque-lumped-mass-model.html"&gt;knee torque of a lumped mass&lt;/a&gt; problem to check whether you
are at ease with the kinematics and dynamics of revolute joints. The formulas
we have seen here are presented for other types of joints in Roy Featherstone's
&lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1007/978-1-4899-7560-7"&gt;Rigid Body Dynamics Algorithms&lt;/a&gt;.
Check out in particular sections 3.5 (Joint Constraints) and 4.4 (Joint
Models).&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Robotics"/><category term="Kinematics"/><category term="Dynamics"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Spatial vector algebra cheat sheet</title><link href="https://scaron.info/robotics/spatial-vector-algebra-cheat-sheet.html" rel="alternate"/><published>2022-01-25T00:00:00+01:00</published><updated>2022-01-25T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2022-01-25:/robotics/spatial-vector-algebra-cheat-sheet.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;Spatial vector algebra is a subset of &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/screw-theory.html"&gt;Lie algebra&lt;/a&gt; where we follow two conventions that simplify
calculations: we use spatial vectors rather than body vectors whenever
possible, and Plücker transforms rather than affine transforms to represent
members of the Lie group. Like with any other algebra, the more identities we …&lt;/p&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;Spatial vector algebra is a subset of &lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/screw-theory.html"&gt;Lie algebra&lt;/a&gt; where we follow two conventions that simplify
calculations: we use spatial vectors rather than body vectors whenever
possible, and Plücker transforms rather than affine transforms to represent
members of the Lie group. Like with any other algebra, the more identities we
swing, the more proficient we get at it. This cheat sheet lists the ones I have
found useful so far. It references both spatial and body vectors. Because when
a spatial vector formula resists intuition (not the rareliest occurrence), it
can help to explicit all the frames involved.&lt;/p&gt;
&lt;div class="section" id="notations"&gt;
&lt;h2&gt;Notations&lt;a class="headerlink" href="#notations" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;p&gt;We adopt the subscript right-to-left convention for transforms, and superscript
notation to indicate the frame of a motion or force vector:&lt;/p&gt;
&lt;table border="1" class="cheatsheet docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="70%" /&gt;
&lt;col width="30%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;Quantity&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Notation&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;Body angular velocity of frame &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
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\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

A&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; in frame &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;Spatial velocity of frame &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;tr&gt;&lt;td&gt;World frame (inertial)&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;p&gt;With these notations frame transforms can be read left to right, for example:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left right left right left" columnspacing="0em 1em 0em 1em 0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;C&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\begin{align*}
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\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.5513em;vertical-align:-0.5257em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.0257em;"&gt;&lt;span style="top:-3.1343em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" 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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

{}^B \bfX_A&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9913em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;) to be able to
keep track of the original transforms in time derivatives. For example, the
angular velocity &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
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\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
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\def\zd{\dot{z}}

\bfomega_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.5944em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; that derivates from the rotation
&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
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\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
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\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
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\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfR_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt; satisfies:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\dot{\bfR}_{BA} = ({}^{B} \bfomega_{BA} \times) \bfR_{BA} = \bfR_{BA} ({}^{A} \bfomega_{BA} \times)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.073em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" 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id="skew-symmetric-operator"&gt;
&lt;h3&gt;Skew-symmetric operator&lt;a class="headerlink" href="#skew-symmetric-operator" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;The operator &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;:&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo&gt;→&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="double-struck"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo separator="true"&gt;,&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;↦&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\times : \mathbb{R}^3 \to \mathbb{R}^{3 \times 3}, \bfa
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3 \times 3&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.7278em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6444em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;
&lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Skew-symmetric_matrix#Cross_product"&gt;cross-product skew-symmetric matrix&lt;/a&gt;:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;z&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;y&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;x&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mn&gt;0&lt;/mn&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
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\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
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\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
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\def\bfs{\boldsymbol{s}}
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\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
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\bfa \times
= \begin{bmatrix} a_x \\ a_y \\ a_z \end{bmatrix} \times
= \begin{bmatrix} 0 &amp;amp; -a_z &amp;amp; a_y \\ a_z &amp;amp; 0 &amp;amp; -a_x \\ -a_y &amp;amp; a_x &amp;amp; 0 \end{bmatrix}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6667em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:3.6em;vertical-align:-1.55em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.05em;"&gt;&lt;span style="top:-4.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:5.6em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:3.600em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='3.600em' viewBox='0 0 667 3600'&gt;&lt;path d='M403 1759 V84 H666 V0 H319 V1759 v0 v1759 h347 v-84
H403z M403 1759 V0 H319 V1759 v0 v1759 h84z'/&gt;&lt;/svg&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.05em;"&gt;&lt;span style="top:-4.21em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.05em;"&gt;&lt;span style="top:-4.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:5.6em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:3.600em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='3.600em' viewBox='0 0 667 3600'&gt;&lt;path d='M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v0 v1759 H0 v84 H347z
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class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.04398em;"&gt;z&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span 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vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.03588em;"&gt;y&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2861em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.01em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.1514em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-1.81em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.55em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;&lt;span class="delimsizing mult"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:2.05em;"&gt;&lt;span style="top:-4.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:5.6em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="width:0.667em;height:3.600em;"&gt;&lt;svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width='0.667em' height='3.600em' viewBox='0 0 667 3600'&gt;&lt;path d='M347 1759 V0 H0 V84 H263 V1759 v0 v1759 H0 v84 H347z
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&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfxi \times
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style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing 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&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="cross-and-dot-products"&gt;
&lt;h2&gt;Cross and dot products&lt;a class="headerlink" href="#cross-and-dot-products" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="section" id="euclidean-cross-products"&gt;
&lt;h3&gt;Euclidean cross products&lt;a class="headerlink" href="#euclidean-cross-products" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;table border="1" class="cheatsheet docutils"&gt;
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&lt;col width="55%" /&gt;
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&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;ID&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Name&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Formula&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;XP1&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;a class="reference external" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Triple_product#Vector_triple_product"&gt;Vector triple product&lt;/a&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;c&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfR_{BA} ({}^A \bfv \times) = {}^B \bfv \times \bfR_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0913em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9247em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/td&gt;
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&lt;div class="section" id="spatial-cross-products"&gt;
&lt;h3&gt;Spatial cross products&lt;a class="headerlink" href="#spatial-cross-products" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
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\bfX_{BA} ({}^A \bfv \times) = {}^B \bfv \times \bfX_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0913em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9247em;vertical-align:-0.0833em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="dot-products"&gt;
&lt;h3&gt;Dot products&lt;a class="headerlink" href="#dot-products" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;table border="1" class="cheatsheet docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="5%" /&gt;
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&lt;col width="55%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;ID&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Property&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Formula&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;IVR1&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Invariance by rotation&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;a&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;b&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(\bfR \bfa) \cdot (\bfR \bfb) = \bfa \cdot \bfb&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4445em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.6944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;b&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;IVR2&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Invariance by dual transforms&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;m&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;⋅&lt;/mo&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;f&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

(\bfX \bfm) \cdot (\bfX^* \bff) = \bfm \cdot \bff&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0147em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7647em;"&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.4445em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;m&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;⋅&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.11042em;"&gt;f&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="kinematics"&gt;
&lt;h2&gt;Kinematics&lt;a class="headerlink" href="#kinematics" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="section" id="transform-matrices"&gt;
&lt;h3&gt;Transform matrices&lt;a class="headerlink" href="#transform-matrices" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;Note that the structure of Plücker transform matrices depends on the order in which angular and linear coordinates are serialized. In this cheat sheet, we serialize linear coordinates first:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ξ&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\def\bfe{\boldsymbol{e}}
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\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfxi = \begin{bmatrix}
    \bfv \\
    \bfomega
\end{bmatrix}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8889em;vertical-align:-0.1944em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03021em;"&gt;ξ&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4em;vertical-align:-0.95em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.45em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.41em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.95em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;This results in the following matrices:&lt;/p&gt;
&lt;table border="1" class="cheatsheet docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="5%" /&gt;
&lt;col width="19%" /&gt;
&lt;col width="38%" /&gt;
&lt;col width="38%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;ID&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Coordinates&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Transform&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Inverse&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;TMV&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Motion vectors&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfX_{BA} = \begin{bmatrix} \bfR_{BA} &amp;amp; ({}^B \bfp_A \times) \bfR_{BA} \\ \bfzero_{3 \times 3} &amp;amp; \bfR_{BA} \end{bmatrix}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.4013em;vertical-align:-0.9507em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4507em;"&gt;&lt;span style="top:-3.6093em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.4093em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9507em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4507em;"&gt;&lt;span style="top:-3.6093em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.4093em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9507em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
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\def\bfE{\boldsymbol{E}}
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\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
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\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
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\bfX_{BA}^{-1} = \begin{bmatrix} \bfR_{BA}^T &amp;amp; -\bfR_{BA}^T ({}^B \bfp_A \times) \\ \bfzero_{3 \times 3} &amp;amp; \bfR_{BA}^T \end{bmatrix}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1478em;vertical-align:-0.2577em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8901em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4423em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2577em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.5547em;vertical-align:-1.0273em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5273em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3327em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.0273em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.5273em;"&gt;&lt;span style="top:-3.61em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" 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style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3327em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal 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&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;TFV&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Force vectors&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfX_{BA}^* = \begin{bmatrix} \bfR_{BA} &amp;amp; \bfzero_{3 \times 3} \\ ({}^B \bfp_A \times) \bfR_{BA} &amp;amp; \bfR_{BA} \end{bmatrix}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0117em;vertical-align:-0.247em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.7647em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord 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mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.4093em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol"&gt;p&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2342em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4559em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2441em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9507em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="arraycolsep" style="width:0.5em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-c"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.4507em;"&gt;&lt;span style="top:-3.6107em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathbf"&gt;0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin mtight"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2083em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.4093em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9507em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose delimcenter" style="top:0em;"&gt;&lt;span class="delimsizing size3"&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;∗&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo fence="true"&gt;[&lt;/mo&gt;&lt;mtable rowspacing="0.16em" columnalign="center center" columnspacing="1em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;p&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="false"&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;T&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;mo fence="true"&gt;]&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\bfX_{BA}^{-*} = \begin{bmatrix} \bfR_{BA}^T &amp;amp; \bfzero_{3 \times 3} \\ -\bfR_{BA}^T ({}^B \bfp_A \times) &amp;amp; \bfR_{BA}^T \end{bmatrix}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.105em;vertical-align:-0.2577em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8473em;"&gt;&lt;span style="top:-2.4423em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;−∗&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.2577em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:2.5547em;vertical-align:-1.0273em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="minner"&gt;&lt;span class="mopen delimcenter" 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style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.247em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3327em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.9173em;"&gt;&lt;span style="top:-2.453em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.139em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;T&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span 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&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="inversions"&gt;
&lt;h3&gt;Inversions&lt;a class="headerlink" href="#inversions" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;table border="1" class="cheatsheet docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="5%" /&gt;
&lt;col width="35%" /&gt;
&lt;col width="60%" /&gt;
&lt;/colgroup&gt;
&lt;tbody valign="top"&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;ID&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Inverse of&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Formula&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;INV1&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;Rotation matrix&lt;/td&gt;
&lt;td&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;1&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msubsup&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;⊤&lt;/mi&gt;&lt;/msubsup&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;/tr&gt;
&lt;tr&gt;&lt;td&gt;INV2&lt;/td&gt;
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\def\bfd{\boldsymbol{d}}
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\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
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{}^A \bfomega_{AB} = -{}^A \bfomega_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9913em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9913em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="time-derivatives"&gt;
&lt;h3&gt;Time derivatives&lt;a class="headerlink" href="#time-derivatives" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;table border="1" class="cheatsheet docutils"&gt;
&lt;colgroup&gt;
&lt;col width="4%" /&gt;
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&lt;col width="38%" /&gt;
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{\dot{\bfR}}_{BA} = {}^{B} (\bfomega_{A} - \bfomega_{B}) \times \bfR_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.073em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span 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&lt;td&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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{\dot{\bfR}}_{BA} = {}^{B} (\bfomega_{WA} - \bfomega_{WB}) \times \bfR_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.073em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span 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{\dot{\bfX}}_{BA} = {}^{B} (\bfv_{A} - \bfv_{B}) \times \bfX_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.073em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span 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&lt;td&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;v&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;X&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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{\dot{\bfX}}_{BA} = {}^{B} (\bfv_{WA} - \bfv_{WB}) \times \bfX_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.073em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span 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{\dot{\bfX}}_{WB} = \bfX_{WB} ({}^{B} \bfv_{WB} \times)&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.073em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0913em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;X&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;v&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/td&gt;
&lt;/tr&gt;
&lt;/tbody&gt;
&lt;/table&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="proof-of-some-identities"&gt;
&lt;h2&gt;Proof of some identities&lt;a class="headerlink" href="#proof-of-some-identities" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="section" id="inv2"&gt;
&lt;h3&gt;INV2&lt;a class="headerlink" href="#inv2" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;We start from the time derivative of the identity:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;I&lt;/mi&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
\def\bfN{\boldsymbol{N}}
\def\bfO{\boldsymbol{O}}
\def\bfP{\boldsymbol{P}}
\def\bfQ{\boldsymbol{Q}}
\def\bfR{\boldsymbol{R}}
\def\bfS{\boldsymbol{S}}
\def\bfT{\boldsymbol{T}}
\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
\def\bfv{\boldsymbol{v}}
\def\bfw{\boldsymbol{w}}
\def\bfxi{\boldsymbol{\xi}}
\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\bfR_{AB} \bfR_{BA} = \bfI_3&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.8361em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.07778em;"&gt;I&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3011em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;p&gt;Using the identities &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\bfJ{\boldsymbol{J}}
\def\bfK{\boldsymbol{K}}
\def\bfL{\boldsymbol{L}}
\def\bfM{\boldsymbol{M}}
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\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
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\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
\def\bfu{\boldsymbol{u}}
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and &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold"&gt;0&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mn&gt;3&lt;/mn&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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({}^A \bfomega_{AB} \times) \bfR_{AB} \bfR_{BA} + \bfR_{AB} \bfR_{BA} ({}^A \bfomega_{BA} \times) = \bfzero_{3 \times 3}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.1413em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord 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{}^A \bfomega_{AB} = -{}^A \bfomega_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9913em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9913em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="td1-td2"&gt;
&lt;h3&gt;TD1 ⇔ TD2&lt;a class="headerlink" href="#td1-td2" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;We can check that TD1 and TD2 are equivalent, that is, &lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
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\def\zd{\dot{z}}

{}^B (\bfomega_{WA} - \bfomega_{WB}) = {}^B \bfomega_{BA}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1.0913em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:1em;vertical-align:-0.25em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:0.9913em;vertical-align:-0.15em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8413em;"&gt;&lt;span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;. For that, let's go back to the time derivative of the rotation matrix:&lt;/p&gt;
&lt;span class="katex-display"&gt;&lt;span class="katex"&gt;&lt;span class="katex-mathml"&gt;&lt;math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"&gt;&lt;semantics&gt;&lt;mtable rowspacing="0.25em" columnalign="right left" columnspacing="0em"&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mfrac&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi mathvariant="normal"&gt;d&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;t&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mfrac&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mover accent="true"&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mo&gt;˙&lt;/mo&gt;&lt;/mover&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;+&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;mtr&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;mtd&gt;&lt;mstyle scriptlevel="0" displaystyle="true"&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mo&gt;=&lt;/mo&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;(&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo&gt;−&lt;/mo&gt;&lt;msup&gt;&lt;mrow&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/msup&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;ω&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;W&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;mo stretchy="false"&gt;)&lt;/mo&gt;&lt;mo&gt;×&lt;/mo&gt;&lt;msub&gt;&lt;mi mathvariant="bold-italic"&gt;R&lt;/mi&gt;&lt;mrow&gt;&lt;mi&gt;B&lt;/mi&gt;&lt;mi&gt;A&lt;/mi&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/msub&gt;&lt;/mrow&gt;&lt;/mstyle&gt;&lt;/mtd&gt;&lt;/mtr&gt;&lt;/mtable&gt;&lt;annotation encoding="application/x-tex"&gt;\def\bfA{\boldsymbol{A}}
\def\bfB{\boldsymbol{B}}
\def\bfC{\boldsymbol{C}}
\def\bfD{\boldsymbol{D}}
\def\bfE{\boldsymbol{E}}
\def\bfF{\boldsymbol{F}}
\def\bfG{\boldsymbol{G}}
\def\bfH{\boldsymbol{H}}
\def\bfI{\boldsymbol{I}}
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\def\bfR{\boldsymbol{R}}
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\def\bfU{\boldsymbol{U}}
\def\bfV{\boldsymbol{V}}
\def\bfW{\boldsymbol{W}}
\def\bfX{\boldsymbol{X}}
\def\bfY{\boldsymbol{Y}}
\def\bfZ{\boldsymbol{Z}}
\def\bfalpha{\boldsymbol{\alpha}}
\def\bfa{\boldsymbol{a}}
\def\bfbeta{\boldsymbol{\beta}}
\def\bfb{\boldsymbol{b}}
\def\bfcd{\dot{\bfc}}
\def\bfchi{\boldsymbol{\chi}}
\def\bfc{\boldsymbol{c}}
\def\bfd{\boldsymbol{d}}
\def\bfe{\boldsymbol{e}}
\def\bff{\boldsymbol{f}}
\def\bfgamma{\boldsymbol{\gamma}}
\def\bfg{\boldsymbol{g}}
\def\bfh{\boldsymbol{h}}
\def\bfi{\boldsymbol{i}}
\def\bfj{\boldsymbol{j}}
\def\bfk{\boldsymbol{k}}
\def\bflambda{\boldsymbol{\lambda}}
\def\bfl{\boldsymbol{l}}
\def\bfm{\boldsymbol{m}}
\def\bfn{\boldsymbol{n}}
\def\bfomega{\boldsymbol{\omega}}
\def\bfone{\boldsymbol{1}}
\def\bfo{\boldsymbol{o}}
\def\bfpdd{\ddot{\bfp}}
\def\bfpd{\dot{\bfp}}
\def\bfphi{\boldsymbol{\phi}}
\def\bfp{\boldsymbol{p}}
\def\bfq{\boldsymbol{q}}
\def\bfr{\boldsymbol{r}}
\def\bfsigma{\boldsymbol{\sigma}}
\def\bfs{\boldsymbol{s}}
\def\bftau{\boldsymbol{\tau}}
\def\bftheta{\boldsymbol{\theta}}
\def\bft{\boldsymbol{t}}
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\def\bfx{\boldsymbol{x}}
\def\bfy{\boldsymbol{y}}
\def\bfzero{\boldsymbol{0}}
\def\bfz{\boldsymbol{z}}
\def\defeq{\stackrel{\mathrm{def}}{=}}
\def\p{\boldsymbol{p}}
\def\qdd{\ddot{\bfq}}
\def\qd{\dot{\bfq}}
\def\q{\boldsymbol{q}}
\def\xd{\dot{x}}
\def\yd{\dot{y}}
\def\zd{\dot{z}}

\begin{align*}
\dot{\bfR}_{BA} = {}^B \bfomega_{BA} \times \bfR_{BA}
&amp;amp; = \frac{\rm d}{{\rm d} t} (\bfR_{BW} \bfR_{WA}) \\
&amp;amp; = \dot{\bfR}_{BW} \bfR_{WA} + \bfR_{BW} \dot{\bfR}_{WA} \\
&amp;amp; = {}^B \bfomega_{BW} \times \bfR_{BW} \bfR_{WA} + \bfR_{BW} \bfR_{WA} ({}^A \bfomega_{WA} \times) \\
&amp;amp; = {}^B \bfomega_{BW} \times \bfR_{BA} + \bfR_{BA} ({}^A \bfomega_{WA} \times) \\
&amp;amp; = (-{}^B \bfomega_{WB}) \times \bfR_{BA} + {}^B \bfomega_{WA} \times \bfR_{BA} \\
&amp;amp; = ({}^B \bfomega_{WA} - {}^B \bfomega_{WB}) \times \bfR_{BA}
\end{align*}&lt;/annotation&gt;&lt;/semantics&gt;&lt;/math&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="katex-html" aria-hidden="true"&gt;&lt;span class="base"&gt;&lt;span class="strut" style="height:10.1457em;vertical-align:-4.8229em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mtable"&gt;&lt;span class="col-align-r"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.3229em;"&gt;&lt;span style="top:-7.3229em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-5.4139em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.8626em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3112em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.7599em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:0.7914em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.8229em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="col-align-l"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:5.3229em;"&gt;&lt;span style="top:-7.3229em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mopen nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mfrac"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:1.3714em;"&gt;&lt;span style="top:-2.314em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal"&gt;t&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.23em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="frac-line" style="border-bottom-width:0.04em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.677em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord mathrm"&gt;d&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.686em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose nulldelimiter"&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-5.4139em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord accent"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.923em;"&gt;&lt;span style="top:-3em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.2551em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="accent-body" style="left:-0.1389em;"&gt;&lt;span class="mord"&gt;˙&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-3.8626em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-2.3112em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:-0.7599em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span style="top:0.7914em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:3.3714em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mrel"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2778em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mopen"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;−&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.8913em;"&gt;&lt;span style="top:-3.113em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.03704em;"&gt;ω&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.13889em;"&gt;W&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mclose"&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mbin"&gt;×&lt;/span&gt;&lt;span class="mspace" style="margin-right:0.2222em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord"&gt;&lt;span class="mord boldsymbol" style="margin-right:0.00421em;"&gt;R&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="msupsub"&gt;&lt;span class="vlist-t vlist-t2"&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.3283em;"&gt;&lt;span style="top:-2.55em;margin-right:0.05em;"&gt;&lt;span class="pstrut" style="height:2.7em;"&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="sizing reset-size6 size3 mtight"&gt;&lt;span class="mord mtight"&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight" style="margin-right:0.05017em;"&gt;B&lt;/span&gt;&lt;span class="mord mathnormal mtight"&gt;A&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:0.15em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-s"&gt;​&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class="vlist-r"&gt;&lt;span class="vlist" style="height:4.8229em;"&gt;&lt;span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="to-go-further"&gt;
&lt;h2&gt;To go further&lt;a class="headerlink" href="#to-go-further" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;
&lt;div class="section" id="textbooks"&gt;
&lt;h3&gt;Textbooks&lt;a class="headerlink" href="#textbooks" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;p&gt;A reference book on spatial vector algebra is Roy Featherstone's &lt;a class="reference external" href="https://doi.org/10.1007/978-1-4899-7560-7"&gt;Rigid Body Dynamics Algorithms&lt;/a&gt;. Its tables are cheat sheets of their own. The book itself is better as an implementation reference than for learning things, as it often assumes the reader is already familiar with screw theory. For first-time learners, &lt;a class="reference external" href="http://hades.mech.northwestern.edu/images/2/25/MR-v2.pdf"&gt;Modern Robotics&lt;/a&gt; might be a better place to start, or &lt;a class="reference external" href="https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.671.7040&amp;amp;rep=rep1&amp;amp;type=pdf"&gt;A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation&lt;/a&gt; for those who like their math fresh.&lt;/p&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="other-cheat-sheets"&gt;
&lt;h3&gt;Other cheat sheets&lt;a class="headerlink" href="#other-cheat-sheets" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://github.com/ANYbotics/kindr/blob/master/doc/cheatsheet/cheatsheet_latest.pdf"&gt;Kinematics and dynamics cheat sheet&lt;/a&gt; of the Kindr library&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.110.5134"&gt;Representing attitude: Euler angles, unit quaternions, and rotation vectors&lt;/a&gt; for rotations only&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://gepettoweb.laas.fr/doc/stack-of-tasks/pinocchio/master/doxygen-html/md_doc_c-maths_se3.html"&gt;SE(3) algebra cheat sheet&lt;/a&gt; of the Pinocchio library&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;div class="section" id="see-also"&gt;
&lt;h3&gt;See also&lt;a class="headerlink" href="#see-also" title="Permalink to this headline"&gt;¶&lt;/a&gt;&lt;/h3&gt;
&lt;ul class="simple"&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/from-spatial-to-body-acceleration.html"&gt;From spatial to body acceleration&lt;/a&gt; for a practical use case&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://jan.carius.io/research/2018/03/29/spatial-velocities.html"&gt;Research Notes on Spatial Velocities&lt;/a&gt; by Jan Carius&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://scaron.info/robotics/screw-axes.html"&gt;Screw axes&lt;/a&gt; with more details on central and noncentral axes&lt;/li&gt;
&lt;li&gt;&lt;a class="reference external" href="https://manifoldfr.github.io/posts/liegroup/"&gt;Some notes on Lie groups&lt;/a&gt; by Wilson Jallet&lt;/li&gt;
&lt;/ul&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
</content><category term="Robotics"/><category term="Kinematics"/><category term="Robotics"/></entry><entry><title>Au revoir Jean-Paul</title><link href="https://scaron.info/blog/au-revoir-jean-paul.html" rel="alternate"/><published>2021-12-24T00:00:00+01:00</published><updated>2021-12-24T00:00:00+01:00</updated><author><name>Stéphane Caron</name></author><id>tag:scaron.info,2021-12-24:/blog/au-revoir-jean-paul.html</id><summary type="html">&lt;p&gt;Un message &lt;a class="reference external" href="https://web.archive.org/web/20220522083152/https://www.laas.fr/jp-laumond/disparition"&gt;parmi tant d'autres&lt;/a&gt; :&lt;/p&gt;
&lt;blockquote&gt;
&lt;div class="line-block"&gt;
&lt;div class="line"&gt;Sans toi, serions-nous là ? Aurions-nous ressenti&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;L'appel technologique ? Les algèbres de Lie ?&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Le fait intransigeant que &lt;a class="reference external" href="https://www.college-de-france.fr/site/jean-paul-laumond/inaugural-lecture-2012-01-19-18h00.htm"&gt;Vulcain&lt;/a&gt; dans son marbre&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Approuve la nouveauté et &lt;a class="reference external" href="https://lejournal.cnrs.fr/articles/larbre-qui-deambule"&gt;donne des roues aux arbres&lt;/a&gt;.&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;&lt;br /&gt;&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Travailler sans palabres, chercher la vérité,&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Enseigner comme on conte et d'un air naturel&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Faire sentir …&lt;/div&gt;&lt;/div&gt;&lt;/blockquote&gt;</summary><content type="html">&lt;p&gt;Un message &lt;a class="reference external" href="https://web.archive.org/web/20220522083152/https://www.laas.fr/jp-laumond/disparition"&gt;parmi tant d'autres&lt;/a&gt; :&lt;/p&gt;
&lt;blockquote&gt;
&lt;div class="line-block"&gt;
&lt;div class="line"&gt;Sans toi, serions-nous là ? Aurions-nous ressenti&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;L'appel technologique ? Les algèbres de Lie ?&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Le fait intransigeant que &lt;a class="reference external" href="https://www.college-de-france.fr/site/jean-paul-laumond/inaugural-lecture-2012-01-19-18h00.htm"&gt;Vulcain&lt;/a&gt; dans son marbre&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Approuve la nouveauté et &lt;a class="reference external" href="https://lejournal.cnrs.fr/articles/larbre-qui-deambule"&gt;donne des roues aux arbres&lt;/a&gt;.&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;&lt;br /&gt;&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Travailler sans palabres, chercher la vérité,&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Enseigner comme on conte et d'un air naturel&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Faire sentir, et aimer, le monde intellectuel&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Que tu nous dépeignais du tableau au café.&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;&lt;br /&gt;&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Aujourd'hui matelots sur le pont t'honorons,&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Demain dedans nos cales, de retour au charbon,&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;Nous reverrons encore ton image et ta voix.&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;&lt;br /&gt;&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;À tes histoires lyriques, à ton côté rieur,&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;À ton regard intense de charmant professeur,&lt;/div&gt;
&lt;div class="line"&gt;À toi qui nous montras. À toi qui a été là.&lt;/div&gt;
&lt;/div&gt;
&lt;/blockquote&gt;
&lt;p&gt;Au revoir Jean-Paul. 守&lt;/p&gt;
&lt;img alt="Jean-Paul Laumond" src="https://scaron.info/images/jpl.jpg" /&gt;
&lt;p&gt;&lt;a class="reference external" href="https://fr.wikipedia.org/wiki/Jean-Paul_Laumond"&gt;Jean-Paul Laumond&lt;/a&gt;, 1953–2021&lt;/p&gt;
</content><category term="Blog"/></entry></feed>