<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Artif. Intell.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Artificial Intelligence</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Artif. Intell.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2624-8212</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">668215</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/frai.2021.668215</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Artificial Intelligence</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Solution of the Fokker&#x2013;Planck Equation by Cross Approximation Method in the Tensor Train Format</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Chertkov and Oseledets</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Tensor Train for Fokker&#x2013;Planck Equation</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Chertkov</surname>
<given-names>Andrei</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1234477/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Oseledets</surname>
<given-names>Ivan</given-names>
</name>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>Skolkovo Institute of Science and Technology, <addr-line>Moscow</addr-line>, <country>Russia</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/921007/overview">Evangelos Papalexakis</ext-link>, University of California, Riverside, United&#x20;States</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1026887/overview">Devin Matthews</ext-link>, Southern Methodist University, United&#x20;States</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1281652/overview">Prakash Vedula</ext-link>, University of Oklahoma, United&#x20;States</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Andrei Chertkov, <email>a.chertkov@skoltech.ru</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Machine Learning and Artificial Intelligence, a section of the journal Frontiers in Artificial Intelligence</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>02</day>
<month>08</month>
<year>2021</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2021</year>
</pub-date>
<volume>4</volume>
<elocation-id>668215</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>15</day>
<month>02</month>
<year>2021</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>29</day>
<month>06</month>
<year>2021</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2021 Chertkov and Oseledets.</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Chertkov and Oseledets</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these&#x20;terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>We propose the novel numerical scheme for solution of the multidimensional Fokker&#x2013;Planck equation, which is based on the Chebyshev interpolation and the spectral differentiation techniques as well as low rank tensor approximations, namely, the tensor train decomposition and the multidimensional cross approximation method, which in combination makes it possible to drastically reduce the number of degrees of freedom required to maintain accuracy as dimensionality increases. We demonstrate the effectiveness of the proposed approach on a number of multidimensional problems, including Ornstein-Uhlenbeck process and the dumbbell model. The developed computationally efficient solver can be used in a wide range of practically significant problems, including density estimation in machine learning applications.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>fokker-planck equation</kwd>
<kwd>probability density function</kwd>
<kwd>tensor train format</kwd>
<kwd>cross approximation</kwd>
<kwd>chebyshev polynomial</kwd>
<kwd>ornstein-uhlenbeck process</kwd>
<kwd>dumbbell model</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Fokker&#x2013;Planck equation (FPE) is an important in studying properties of the dynamical systems, and has attracted a lot of attention in different fields. In recent years, FPE has become widespread in the machine learning community in the context of the important problems of density estimation (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Grathwohl et&#x20;al., 2018</xref>) for neural ordinary differential equation (ODE) (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Chen et&#x20;al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B1">Chen and Duvenaud, 2019</xref>), generative models (<xref ref-type="bibr" rid="B10">Kidger et&#x20;al., 2021</xref>),&#x20;etc.</p>
<p>Consider a stochastic dynamical system which is described by stochastic differential equation (SDE) of the form<xref ref-type="fn" rid="fn1">
<sup>1</sup>
</xref>
<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22a4;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a <italic>q</italic>-dimensional space-time white noise, <bold>f</bold> is a known <italic>d</italic>-dimensional vector-function and <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are known matrices. The FPE for the corresponding probability density function (PDF) <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the spatial variable <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m6">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> has the form<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22a4;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a diffusion tensor.</p>
<p>One of the major complications in solution of the FPE is the high dimensionality of the practically significant computational problems. Complexity of using grid-based representation of the solution grows exponentially with <italic>d</italic>, thus some low-parametric representations are required. One of the promising directions is the usage of low-rank tensor methods, studied in (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Dolgov et&#x20;al., 2012</xref>). The equation is discretized on a tensor-product grid, such that the solution is represented as a <italic>d</italic>-dimensional tensor, and this tensor is approximated in the low-rank tensor train format (TT-format) (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Oseledets, 2011</xref>). Even with such complexity reduction, the computations often take a long time. In this paper we propose another approach of using low-rank tensor methods for the solution of the FPE, based on its intimate connection to the dynamical systems.</p>
<p>The key idea can be illustrated for <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, i.e. in the deterministic case. For this case the evolution of the PDF along the trajectory is given by the formula<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a trace operation for the matrix. Hence, to compute the value of <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the specific point <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, it is sufficient to find a preimage <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that if it is used as an initial condition for <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">eq. 1</xref>, then we arrive to <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. To find the preimage, we need to integrate the <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">eq. 1</xref> backwards in time, and then to find the PDF value, we integrate a system of <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">eqs 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">3</xref>. Since we can evaluate the value of <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at any <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we can use the cross approximation method (CAM) (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Oseledets and Tyrtyshnikov, 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Savostyanov and Oseledets, 2011</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Dolgov and Savostyanov, 2020</xref>) in the TT-format to recover a supposedly low-rank tensor from its samples. In this way we do not need to have any compact representation of <bold>f</bold>, but only numerically solve the corresponding ODE. For <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the situation is more complicated, but we develop a splitting and multidimensional interpolation schemes that allow us effectively recompute the values of the density from some time moment <italic>t</italic> to the next step <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>To summarize, main contributions of our paper are the following:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; we derive a formula to recompute the values of the PDF on each time step, using the second order operator splitting, Chebyshev interpolation and spectral differentiation techniques;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; we propose to use a TT-format and CAM to approximate the solution of the FPE which makes it possible to drastically reduce the number of degrees of freedom required to maintain accuracy as dimensionality increases;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; we implement FPE solver, based on the proposed approach, as a publicly available python code<xref ref-type="fn" rid="fn2">
<sup>2</sup>
</xref>, and we test our approach on several examples, including multidimensional Ornstein-Uhlenbeck process and dumbbell model, which demonstrate its efficiency and robustness.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Computation of the Probability Density Function</title>
<p>For ease of demonstration of the proposed approach, we suppose that the noise <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has the same dimension as the spatial variable <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), and the matrices in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">eq. 1</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">eq. 2</xref> have the form<xref ref-type="fn" rid="fn3">
<sup>3</sup>
</xref>
<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a scalar diffusion coefficient. Then <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">eqs 1</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref> can be rewritten in a more compact form<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22a4;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>div</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>where <italic>d</italic>-dimensional spatial variable <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x3a9;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2282;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has the corresponding PDF <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with initial conditions<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>To construct the PDF at some moment &#x3c4; (<inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) for the known initial distribution <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we discretize <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">eqs 5</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">6</xref> on the uniform time grid with <italic>M</italic> (<inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) points<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>and introduce the notation <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for value of the spatial variable at the moment <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for values of the PDF at the same moment.</p>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 Splitting Scheme</title>
<p>Let <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be diffusion and convection operators from the <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">eq. 6</xref>
<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>div</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>then on each time step <italic>m</italic> (<inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) we can integrate equation<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>on the interval <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, to find <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the known value <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from the previous time step. Its solution can be represented in the form of the product of an initial solution with the matrix exponential<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>and if we apply the standard second order operator splitting technique (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Glowinski et&#x20;al., 2017</xref>), then<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>which is equivalent to the sequential solution of the following equations<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>div</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>with the final approximation of the solution <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Interpolation of the Solution</title>
<p>To efficiently solve the convection <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">eq. 14</xref>, we need the ability to calculate the solution of the diffusion <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">eq. 13</xref> at arbitrary spatial points, hence the natural choice for the discretization in the spatial domain are Chebyshev nodes, which makes it possible to interpolate the corresponding function on each time step by the Chebyshev polynomials (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Trefethen, 2000</xref>).</p>
<p>We introduce the <italic>d</italic>-dimensional spatial grid <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a tensor product of the one-dimensional grids<xref ref-type="fn" rid="fn4">
<sup>4</sup>
</xref>
<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) is a number of points along the <italic>k</italic>th spatial axis (<inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), and the total number of the grid points is <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Note that this grid can be also represented in the flatten form as a following matrix<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">mind</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and by <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">mind</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22a4;</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we denoted an operation of construction of the multi-index from the flatten long index according to the big-endian convention<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>Suppose that we calculated PDF <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on some time step <italic>m</italic> (<inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) at the nodes of the spatial grid <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="double-struck">X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [note that for the case <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the corresponding values come from the known initial condition <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>]. These values can be collected as elements of a tensor<xref ref-type="fn" rid="fn5">
<sup>5</sup>
</xref> <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>).</p>
<p>Let us interpolate PDF <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> via the system of orthogonal Chebyshev polynomials of the first kind<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>in the form of the naturally cropped sum<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m73">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is some spatial point and interpolation coefficients are elements of the tensor <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For construction of this tensor we should set equality in the interpolation nodes <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">eq. 16</xref>
<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m76">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>for all combinations of <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>).</p>
<p>Therefore the interpolation process can be represented as a transformation of the tensor <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to the tensor <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> according to the system of <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">eq. 22</xref>. If the Chebyshev polynomials and nodes are used for interpolation, then a good way is to apply a fast Fourier transform (FFT) (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Trefethen, 2000</xref>) for this transformation. However the exponential growth of computational complexity and memory consumption with the growth of the number of spatial dimensions makes it impossible to calculate and store related tensors for the multidimensional case in the dense data format. Hence in the next sections we present an efficient algorithm for construction of the tensor <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the low-rank TT-format.</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 Solution of the Diffusion Equation</title>
<p>To solve the diffusion <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">eqs 13</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref> on the Chebyshev grid, we discretize Laplace operator using the second order Chebyshev differential matrices [see, for example, (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Trefethen, 2000</xref>)] <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where for each spatial dimension <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2,3</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2,3</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>with <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> if <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> otherwise, and one dimensional grid points <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> defined from <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">eq. 16</xref>. Then discretized Laplace operator has the form<xref ref-type="fn" rid="fn6">
<sup>6</sup>
</xref>
<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>Let <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be the known initial condition for the diffusion equation on the time step <italic>m</italic> (<inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), then for the solution <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the moment <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we have<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">vec</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">vec</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>where an operation <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">vec</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> constructs a vector from the tensor by a standard reshaping procedure like <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">eq. 18</xref>. And finally due to the well known property of the matrix exponential, we come to<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">vec</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">vec</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>If we can represent the initial condition <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the form of Kronecker product of the one-dimensional tensors (for example, in terms of the TT-format in the form of the Kronecker products of the TT-cores, as will be presented below in this work), then we can efficiently evaluate the formula <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">eq. 26</xref> to obtain the desired approximation for solution <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">vec</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s2-4">
<title>2.4 Solution of the Convection Equation</title>
<p>Convection <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">eq. 14</xref> can be reformulated in terms of the FPE without diffusion part, when the corresponding ODE has the form<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>If we consider the differentiation along the trajectory of the particles, as was briefly described in the Introduction, then<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>div</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>where we replaced the term <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by the right hand side of <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">eq. 14</xref> and <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by the right hand side of the corresponding equation in <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">eq.&#x20;27</xref>.</p>
<p>Hence equation for <italic>w</italic> may be rewritten in terms of the trajectory integration of the following system<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>Tr</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>Let us integrate <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">eq. 29</xref> on a time step <italic>m</italic> (<inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). If we set any spatial grid point <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) as initial condition for the spatial variable, then we&#x2019;ll obtain solution <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for some point <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> outside the grid (see <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure&#x20;1</xref> with the illustration for the two-dimensional case). Hence we should firstly solve <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">eq. 27</xref> backward in time to find the corresponding spatial point <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that will be transformed to the grid point <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by the step <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. If we select this point <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the related value <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as initial conditions for the system <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">eq. 29</xref>, then its solution <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will be related to the point of interest <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Evolution of the spatial variable and the corresponding PDF for two consecutive time steps related to the fixed Chebyshev grid in the case of two dimensions.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="frai-04-668215-g001.tif"/>
</fig>
<p>Note that, according to our splitting scheme, we solve the convection part <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">eq. 14</xref> after the corresponding diffusion <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">eq. 13</xref>, and hence the initial condition <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is already known and defined as a tensor <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the Chebyshev spatial grid. Using this tensor, we can perform interpolation according to the formula <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">eq. 22</xref> and calculate the tensor of interpolation coefficients <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then we can evaluate the approximated value at the point <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> according to <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">eq.&#x20;21</xref>.</p>
<p>Hence our solution strategy for convection equation is the following. For the given spatial grid point <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we integrate equation<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>backward in time to find the corresponding point <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then we find the value of <italic>w</italic> at this point, using interpolation <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and then we solve the system <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">eq. 29</xref> on the time interval&#x20;<inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with initial condition <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to obtain the value <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the point <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The described process&#x20;should be repeated for each grid point (<inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and, ultimately, we&#x2019;ll obtain a tensor <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which is the approximated solution of convection part <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">eq. 14</xref> of the splitting scheme on the Chebyshev spatial&#x20;grid.</p>
<p>An important contribution of this paper is an indication of the possibility and a practical implementation of the usage of the multidimensional CAM in the TT-format to recover a supposedly low-rank tensor <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from computations on only a part of specially selected spatial grid points. This scheme will be described in more details later in the work after setting out the fundamentals of the TT-format.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3&#x20;Low-Rank Representation</title>
<p>There has been much interest lately in the development of data-sparse tensor formats for high-dimensional problems. A very promising tensor format is provided by the tensor train (TT) approach (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Oseledets and Tyrtyshnikov, 2009</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Oseledets, 2011</xref>), which was proposed for compact representation and approximation of high-dimensional tensors. It can be computed via standard decompositions (such as SVD and QR-decomposition) but does not suffer from the curse of dimensionality<xref ref-type="fn" rid="fn7">
<sup>7</sup>
</xref>.</p>
<p>In many analytical considerations and practical cases a tensor is given implicitly by a procedure enabling us to compute any of its elements, so the tensor appears rather as a black box. For example, to construct the convection part of PDF (i.e.,&#x20;the tensor <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> introduced above), we should compute the corresponding function for all possible sets of indices. This process requires an extremely large number of operations and can be time-consuming, so it may be useful to find some suitable low-parametric approximation of this tensor using only a small portion of all tensor elements. CAM (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Oseledets and Tyrtyshnikov, 2010</xref>) which is a widely used method for approximation of high-dimensional tensors looks appropriate for this&#x20;case.</p>
<p>In this section we describe the properties of the TT-format and multidimensional CAM that are necessary for efficient solution of our problem, as well as the specific features of the practical implementation of interpolation by the Chebyshev polynomials in terms of the TT-format and&#x20;CAM.</p>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Tensor Train Format</title>
<p>A tensor <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is said to be in the TT-format (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Oseledets, 2011</xref>), if its elements are represented by the formula<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m136">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), three-dimensional tensors <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are named TT-cores, and integers <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (with convention <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) are named TT-ranks. The latter formula can be also rewritten in a more compact form<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is an <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> matrix for each fixed <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (since <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the result of matrix multiplications in <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">eq. 32</xref> is a scalar). And a vector form of the TT-decomposition looks like<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">vec</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>where the slices of the TT-cores <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are vectors of length <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>).</p>
<p>The benefit of the TT-decomposition is the following. Storage of the TT-cores <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> requires less or equal than <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> memory cells (instead of <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> cells for the uncompressed tensor, where <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is an average size of the tensor modes), and hence the TT-decomposition is free from the curse of dimensionality if the TT-ranks are bounded.</p>
<p>The detailed description of the TT-format and linear algebra operations in terms of this format<xref ref-type="fn" rid="fn8">
<sup>8</sup>
</xref> is given in works (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Oseledets and Tyrtyshnikov, 2009</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Oseledets, 2011</xref>). It is important to note that for a given tensor <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the full format, the TT-decomposition (compression) can be performed by a stable TT-SVD algorithm. This algorithm constructs an approximation <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m156">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> in the TT-format to the given tensor <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with a prescribed accuracy <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the Frobenius norm<xref ref-type="fn" rid="fn9">
<sup>9</sup>
</xref>
<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>but a procedure of the tensor approximation in the full format is too costly, and is even impossible for large dimensions due to the curse of dimensionality. Therefore more efficient algorithms like CAM are needed to quickly construct the tensor in the low rank TT-format.</p>
<p>
<statement content-type="algorithm" id="alg1">
<p>
<inline-graphic xlink:href="frai-04-668215-fx1.tif"/>
</p>
</statement>
</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Cross Approximation Method</title>
<p>The CAM allows to construct a TT-approximation of the tensor with prescribed accuracy <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, using only part of the full tensor elements. This method is a multi-dimensional analogue of the simple cross approximation method for the matrices (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Tyrtyshnikov, 2000</xref>) that allows one to approximate large matrices in <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> time by computing only <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> elements, where <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is an average size of the matrix modes and <italic>R</italic> is the rank of the matrix. The CAM and the TT-format can significantly speed up the computation and reduce the amount of consumed memory as will be illustrated in the next sections on the solution of the model equations.</p>
<p>The CAM constructs a TT-approximation <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m164">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> to the tensor <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, given as a function <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, that returns the <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> th entry of <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for a given set of indices. This method requires&#x20;only</p>
<p>
<statement content-type="algorithm" id="alg2">
<p>
<inline-graphic xlink:href="frai-04-668215-fx2.tif"/>
</p>
<p>
<inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> operations for the construction of the approximation with a prescribed accuracy <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) are TT-ranks of the tensor <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m173">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> [see detailed discussion of the CAM in (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Oseledets and Tyrtyshnikov, 2010</xref>)]. It should be noted that TT-ranks can depend on the value of selected accuracy <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, but for a wide class of practically interesting tasks the TT-ranks are bounded or depend polylogarithmically on <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [(<xref ref-type="bibr" rid="B15">Oseledets, 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Oseledets, 2011</xref>) for more details and examples].</p>
<p> In <xref ref-type="other" rid="alg1">Algorithm 1</xref> the description of the process of construction of the tensor in the TT-format on the Chebyshev grid by the CAM is presented (we&#x2019;ll call it as a function <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">cros</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="double-struck">X</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> below). We prepare function func, which transforms given indices into the spatial grid points and return an array of the corresponding values of the target <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then this function is passed as an argument to the standard rank adaptive method <inline-formula id="inf291">
<mml:math id="m310">
<mml:mi mathvariant="sans-serif">tt_rectcross</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> from the ttpy package. The CAM is described in more detail in the original papers (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Oseledets and Tyrtyshnikov, 2010</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Savostyanov and Oseledets, 2011</xref>), as well as in a recent work (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Dolgov and Savostyanov, 2020</xref>), which formulates a computationally efficient parallel implementation of the algorithm.</p>
</statement>
</p>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>3.3 Multidimensional Interpolation</title>
<p>As was discussed in the previous sections, we discretize the FPE on the multidimensional Chebyshev grid and interpolate solution of the first diffusion equation in the splitting scheme <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">eq. 13</xref> by the Chebyshev polynomials to obtain its values on custom spatial points (different from the grid nodes) and then perform efficient trajectory integration of the convection <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">eq.&#x20;14</xref>.</p>
<p>The desired interpolation may be constructed from solution of the system of <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">eq. 22</xref> in terms of the FFT (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Trefethen, 2000</xref>), but for the high dimension numbers we have the exponential growth of computational complexity and memory consumption, hence it is very&#x20;promising to construct tensor of the nodal values and the corresponding interpolation coefficients in the TT-format.</p>
<p>Consider a TT-tensor <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with the list of TT-cores <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which collects PDF values on the nodes of the Chebyshev grid at some time step (the related function is <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and this tensor is obtained, for example, by the CAM or according to TT-SVD procedure from the tensor in the full format). Then the corresponding TT-tensor <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of interpolation coefficients with the TT-cores <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be constructed according to the scheme, which is presented in <xref ref-type="other" rid="alg2">Algorithm 2</xref> [we&#x2019;ll call it as a function <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">interpolate</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> below].</p>
<p>In this Algorithm we use standard linear algebra operations <inline-formula id="inf292">
<mml:math id="m311">
<mml:mi mathvariant="sans-serif">swapaxes</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf293">
<mml:math id="m312">
<mml:mi mathvariant="sans-serif">reshape</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, which rearrange the axes and change the dimension of the given tensor respectively, function <inline-formula id="inf294">
<mml:math id="m314">
<mml:mi mathvariant="sans-serif">fft</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> for construction of the one-dimensional FFT for the given vector, and function <inline-formula id="inf295">
<mml:math id="m315">
<mml:mi mathvariant="sans-serif">tt_round</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> from the ttpy package, which round the given tensor to the prescribed accuracy &#x3f5;. Note that the inner loop in <xref ref-type="other" rid="alg2">Algorithm 2</xref> for <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> may be replaced by the vectorized computations of the corresponding two-dimensional&#x20;FFT.</p>
<p>For the known tensor <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m185">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> we can perform a fast computation of the function value at any given spatial point <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22a4;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by a matrix product of the convolutions of the TT-cores of <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m187">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> with appropriate column vectors of Chebyshev polynomials<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mo>&#x2dc;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>We&#x2019;ll call the corresponding function as <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">inter</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">eval</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> below. This function constructs a list of <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> values for the given set of <italic>I</italic> points <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), using interpolation coefficients <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m193">
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and sequentially applying the formula <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">eq. 35</xref> for each spatial&#x20;point.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Detailed Algorithms</title>
<p>In <xref ref-type="other" rid="alg3">Algorithms 3</xref>, <xref ref-type="other" rid="alg4">4</xref> and <xref ref-type="other" rid="alg5">5</xref> we combine the theoretical details discussed in the previous sections of this work and present the final calculation scheme for solution of the multidimensional FPE in the TT-format, using CAM (function <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">cros</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="double-struck">X</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <xref ref-type="other" rid="alg1">Algorithm 1</xref>)<xref ref-type="fn" rid="fn10">
<sup>10</sup>
</xref> and interpolation by the Chebyshev polynomials (function <inline-formula id="inf296">
<mml:math id="m316">
<mml:mi mathvariant="sans-serif">interpolate</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="other" rid="alg2">Algorithm 2</xref> that constructs interpolation coefficients and function <inline-formula id="inf297">
<mml:math id="m317">
<mml:mi mathvariant="sans-serif">inter_eval</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> that evaluates interpolation result at given points according to the formula <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">eq.&#x20;35</xref>).</p>
<p>We denote by <inline-formula id="inf298">
<mml:math id="m318">
<mml:mi mathvariant="sans-serif">einsum</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> the standard linear algebra operation that evaluates the Einstein summation convention on the operands (see, for example, the numpy python package). Function <inline-formula id="inf299">
<mml:math id="m319">
<mml:mi mathvariant="sans-serif">vstack</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> stack arrays in sequence vertically, function <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">ode</mml:mi>
<mml:mo>_</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">solve</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="sans-serif">rhs</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (where <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are initial and final times, <inline-formula id="inf300">
<mml:math id="m320">
<mml:mi mathvariant="sans-serif">rhs</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> is the right hand side of equations, and matrix <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> collects initial conditions) solves a system of ODE with vectorized initial condition by the one step of the fourth order Runge-Kutta method.</p>
<p>
<statement content-type="algorithm" id="alg3">
<p>
<inline-graphic xlink:href="frai-04-668215-fx3.tif"/>
</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="algorithm" id="alg4">
<p>
<inline-graphic xlink:href="frai-04-668215-fx4.tif"/>
</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="algorithm" id="alg5">
<p>
<inline-graphic xlink:href="frai-04-668215-fx5.tif"/>
</p>
</statement>
</p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Numerical Examples</title>
<p>In this section we illustrate the proposed computational scheme, which was presented above, with the numerical experiments. All calculations were carried out in the Google Colab cloud interface<xref ref-type="fn" rid="fn11">
<sup>11</sup>
</xref> with the standard configuration (without GPU support).</p>
<p>Firstly we consider an equation with a linear convection term&#x2014;Ornstein-Uhlenbeck process (OUP) (<xref ref-type="bibr" rid="B26">Vatiwutipong and Phewchean, 2019</xref>) in one, three and five dimensions. For the one-dimensional case, which is presented for convention, we only solve equation using the dense format (not TT-format), hence the corresponding results are used to verify the general correctness and convergence properties of the proposed algorithm, but not its efficiency. In the case of the multivariate problems we use the proposed tensor based solver, which operates in accordance with the algorithm described above. To check the results of our computations, we use the known analytic stationary solution for the OUP, and for the one-dimensional case we also perform comparison with constructed analytic solution at any time moment.</p>
<p>Then we consider more complicated dumbbell problem (<xref ref-type="bibr" rid="B27">Venkiteswaran and Junk, 2005</xref>) which may be represented as a three-dimensional FPE with a nonlinear convection term. For this case we consider the Kramer expression and compare our computation results with the results from another works for the same problem.</p>
<p>In the numerical experiments we consider the spatial region <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m199">
<mml:mtext>&#x3a9;</mml:mtext>
</mml:math>
</inline-formula> such that PDF is almost vanish on the boundaries <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x3a9;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the initial condition is selected in the form of the Gaussian function<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>where parameter <italic>s</italic> is selected as <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. To estimate the accuracy of the obtained PDF (<inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m203">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>) we use the relative 2-norm of deviation from the exact value (<inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>We compute the value <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> through the given function, using a CAM with an accuracy parameter two orders of magnitude higher, than the one that was used in the solver.</p>
<sec id="s5-1">
<title>5.1 Numerical Solution of the Ornstein-Uhlenbeck Process</title>
<p>Consider FPE of the form <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">eq. 6</xref> in the <italic>d</italic>-dimensional case with<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x3a9;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is invertible real matrix, <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the long-term mean, <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m213">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). This equation is a well known multivariate OUP with the following properties [see for example (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Singh et&#x20;al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B26">Vatiwutipong and Phewchean, 2019</xref>)]:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; mean vector&#x20;is</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; covariance matrix&#x20;is</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e40">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x3a3;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22a4;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22a4;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(40)</label>
</disp-formula>and, in our case as noted above <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; transitional PDF&#x20;is</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e41">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22a4;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mtext>&#x3a3;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x3a3;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(41)</label>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; stationary solution&#x20;is</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e42">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22a4;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(42)</label>
</disp-formula>where matrix <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be found from the following equation<disp-formula id="e43">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22a4;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(43)</label>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; the (multivariate) OUP at any time is a (multivariate) normal random variable;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; the OUP is mean-reverting (the solution tends to its long-term mean <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m222">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3bc;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> as time <italic>t</italic> tends to infinity) if all eigenvalues of <italic>A</italic> are positive (if <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the one-dimensional case).</p>
</list-item>
</list>
</p>
<sec id="s5-1-1">
<title>5.1.1&#x20;One-Dimensional Process</title>
<p>Let consider the one-dimensional (<inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) OUP with<disp-formula id="e44">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>10.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(44)</label>
</disp-formula>We can calculate the analytic solution in terms of only spatial variable and time via integration of the transitional PDF <xref ref-type="disp-formula" rid="e41">eq. 41</xref>
<disp-formula id="e45">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(45)</label>
</disp-formula>Accurate computations lead to the following formula<disp-formula id="e46">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x3a3;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x3a3;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(46)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x3a3;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined by <xref ref-type="disp-formula" rid="e40">eq. 40</xref> and for the one-dimensional case may be represented in the form<disp-formula id="e47">
<mml:math id="m229">
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x3a3;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(47)</label>
</disp-formula>Using the formulas <xref ref-type="disp-formula" rid="e42">eq. 42</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e43">eq. 43</xref> we can represent a stationary solution for the one-dimensional case in the explicit form<disp-formula id="e48">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(48)</label>
</disp-formula>We perform computation for <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>50</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> spatial points and <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1000</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> time points and compare the numerical solution with the known analytic <xref ref-type="disp-formula" rid="e46">eq. 46</xref> and stationary <xref ref-type="disp-formula" rid="e48">eq. 48</xref> solution. In the <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2</xref> we present the corresponding result. Over time, the error of the numerical solution relative to the analytical solution first increases slightly, and then stabilizes at approximately <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. At the same time, the numerical solution approaches the stationary one, and the corresponding error at large times also becomes approximately <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Note that the time to build the solution was about 5&#xa0;s.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Relative error of the calculated solution vs known analytic and stationary solutions for the one-dimensional OUP.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="frai-04-668215-g002.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5-1-2">
<title>5.1.2&#x20;Three-Dimensional Process</title>
<p>Our next example is the three-dimensional (<inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) OUP with the following parameters<disp-formula id="e49">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(49)</label>
</disp-formula>When carrying out numerical calculation, we select <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the accuracy of the CAM, 100 as a total number of time points and 30 as a number of points along each of the spatial dimensions. The computation result is compared with the stationary solution <xref ref-type="disp-formula" rid="e42">eq. 42</xref> which was obtained as solution of the related matrix <xref ref-type="disp-formula" rid="e43">eq. 43</xref> by a standard solver for Lyapunov equation.</p>
<p>The result is shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3</xref>. As can be seen, the TT-rank<xref ref-type="fn" rid="fn12">
<sup>12</sup>
</xref> remains limited, and the accuracy of the solution over time grows, reaching <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by the time <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The time to build the solution was about 26&#xa0;s.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Relative error of the calculated solution vs known stationary solution <bold>(A)</bold> and the effective TT-rank <bold>(B)</bold> for the three-dimensional OUP.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="frai-04-668215-g003.tif"/>
</fig>
<p>To evaluate the efficiency of the proposed algorithm in the TT-format, we also solve these three-dimensional OUP, using dense format (as for the one-dimensional case, all arrays are presented in its full form). The corresponding calculation took about 376&#xa0;s, so in this case we have an acceleration of calculations by more than an order of magnitude.</p>
</sec>
<sec id="s5-1-3">
<title>5.1.3&#x20;Five-Dimensional Process</title>
<p>This multidimensional case is considered in the same manner as the previous one. We select the following parameters<disp-formula id="e50">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(50)</label>
</disp-formula>We select the same values as in the previous example for the CAM accuracy (<inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), the number of time points (100) and the number of spatial points (30), and compare result of the computation with the stationary solution from <xref ref-type="disp-formula" rid="e42">eq. 42</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e43">eq.&#x20;43</xref>.</p>
<p>The results are presented on the plots on <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure&#x20;4</xref>. The TT-rank of the solution remains limited and reaches the value 4.5 at the end time step, and the solution accuracy reaches almost <inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The time to build the solution was about 100&#xa0;s.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Relative error of the calculated solution vs known stationary solution <bold>(A)</bold> and the effective TT-rank <bold>(B)</bold> for the five-dimensional OUP.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="frai-04-668215-g004.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s5-2">
<title>5.2 Numerical Solution of the Dumbbell Problem</title>
<p>Now consider a more complex non-linear example corresponding to the three-dimensional (<inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) dumbbell model of the form <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">eq. 6</xref> with<xref ref-type="fn" rid="fn13">
<sup>13</sup>
</xref>
<disp-formula id="e51">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(51)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e52">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x3a9;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>10,10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.5.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(52)</label>
</disp-formula>Making simple calculations (taking into account the specific form of the matrix <italic>A</italic>), we get explicit expressions for the function and the required partial derivatives (<inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2,3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)<disp-formula id="e53">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(53)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e54">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(54)</label>
</disp-formula>Next, we consider the Kramer expression<disp-formula id="e55">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2297;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2207;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(55)</label>
</disp-formula>and as the values of interest (as in the works (<xref ref-type="bibr" rid="B27">Venkiteswaran and Junk, 2005</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B6">Dolgov et&#x20;al., 2012</xref>)) we select<disp-formula id="e56">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(56)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e57">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(57)</label>
</disp-formula>During the calculations we used the following solver parameters:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; the accuracy of the CAM is <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; the number of time grid points is&#x20;100;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; the number of grid points along each of the spatial dimensions is&#x20;60.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>The results are presented on the plots on <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure&#x20;5</xref>. The time to build the solution was about 200&#xa0;s (also additional time was required to calculate the values <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="disp-formula" rid="e56">eq. 56</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e57">eq. 57</xref> respectively). As can be seen, the TT-rank remains limited, and its stationary value is about 8. We compared the obtained stationary values of the <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m255">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> variables:<disp-formula id="e58">
<mml:math id="m257">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2.0707</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.0318</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(58)</label>
</disp-formula>with the corresponding results from (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Dolgov et&#x20;al., 2012</xref>)<xref ref-type="fn" rid="fn14">
<sup>14</sup>
</xref>, and we get the following values for relative errors<disp-formula id="e59">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.9</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>9.7</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(59)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Computed values <bold>(A)</bold> and the effective TT-rank <bold>(B)</bold> for the three-dimensional dumbbell problem.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="frai-04-668215-g005.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6 Related Works</title>
<p>The problem of uncertainty propagation through nonlinear dynamical systems subject to stochastic excitation is given by the FPE, which describes the evolution of the PDF, and has been extensively studied in the literature. A number of numerical methods such as the path integral technique (<xref ref-type="bibr" rid="B28">Wehner and Wolfer, 1983</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B21">Subramaniam and Vedula, 2017</xref>), the finite difference and the finite element method (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Kumar and Narayanan, 2006</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Pichler et&#x20;al., 2013</xref>) have been proposed to solve the&#x20;FPE.</p>
<p>These methods inevitably require mesh or associated transformations, which increase the amount of computation. The problem becomes worse when the system dimension increases. To maintain accuracy in traditional discretization based numerical methods, the number of degrees of freedom of the approximation, i.e. the number of unknowns, grows exponentially as the dimensionality of the underlying state-space increases.</p>
<p>On the other hand, the Monte Carlo method, that is common for such kind of problems (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Kikuchi et&#x20;al., 1991</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">K&#xfc;chlin and Jenny, 2017</xref>), has slow rate of convergence, causing it to become computationally burdensome as the underlying dimensionality increases. Hence, the so-called curse of dimensionality fundamentally limits the use of the FPE for uncertainty quantification in high dimensional systems.</p>
<p>In recent years, low-rank tensor approximations have become especially popular for solving multidimensional problems in various fields of knowledge (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Cichocki et&#x20;al., 2016</xref>). However, for the FPE, this approach is not yet widely used. We note the works (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Dolgov et&#x20;al., 2012</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B23">Sun and Kumar, 2014</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B22">Sun and Kumar, 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Dolgov, 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B7">Fox et&#x20;al., 2020</xref>) in which the low-rank TT-decomposition was proposed for solution of the multidimensional FPE. In these works, the differential operator and the right-hand side of the system are represented in the form of TT-tensor. Moreover, in paper (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Dolgov et&#x20;al., 2012</xref>) the joint discretization of the solution in space-time is considered. The difference of our approach from these works is its more explicit iterative form for time integration, as well as the absence of the need to represent the right hand side of the system in a low-rank format, which allows to use this approach in machine learning applications.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>7 Conclusion</title>
<p>In this paper we proposed the novel numerical scheme for solution of the multidimensional Fokker&#x2013;Planck equation, which is based on the Chebyshev interpolation and spectral differentiation techniques as well as low rank tensor approximations, namely, the tensor train decomposition and cross approximation method, which in combination make it possible to drastically reduce the number of degrees of freedom required to maintain accuracy as dimensionality increases.</p>
<p>The proposed approach can be used for the numerical analysis of uncertainty propagation through nonlinear dynamical systems subject to stochastic excitations, and we demonstrated its effectiveness on a number of multidimensional problems, including Ornstein-Uhlenbeck process and dumbbell&#x20;model.</p>
<p>As part of the further development of this work, we plan to conduct more rigorous estimates of the convergence of the proposed scheme, as well as formulate a set of heuristics for the optimal choice of number of time and spatial grid points and tensor train rank. Another promising direction for further research is the application of established approaches and developed solver to the problem of density estimation for machine learning models.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s8">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>Program code, input data and calculation results can be found here: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://github.com/AndreiChertkov/fpcross">https://github.com/AndreiChertkov/fpcross</ext-link>
</p>
</sec>
<sec id="s9">
<title>Author Contributions</title>
<p>IO contributed to general formulation of the problem and formulation of the preliminary version of the algorithm. AC contributed to development of the final version of algorithms and program code, carrying out numerical experiments.</p>
</sec>
<sec id="s10">
<title>Funding</title>
<p>The work was supported by Ministry of Science and Higher Education grant No. 075-10-2021-068.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s11">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec id="s12" sec-type="disclaimer">
<title>Publisher&#x2019;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<fn-group>
<fn id="fn1">
<label>1</label>
<p>Vectors and matrices are denoted hereinafter by lower case bold letters (<inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">b</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">c</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and upper case letters (<inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) respectively. We denote the <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> th element of an <inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m262">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> matrix <italic>A</italic> as <inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and assume that <inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m265">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For vectors we use the same notation: <inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the <italic>i</italic>-th element of the vector <inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m267">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">a</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m268">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). In addition, for a compact representation of an <italic>i</italic>-th (<inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m270">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) element of a vector function <inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x22a4;</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we will use the notation <inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m272">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which means <inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m273">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">f</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</fn>
<fn id="fn2">
<label>2</label>
<p>The code is publicly available from <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://github.com/AndreiChertkov/fpcross">https://github.com/AndreiChertkov/fpcross</ext-link>.</p>
</fn>
<fn id="fn3">
<label>3</label>
<p>We use notation <inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m274">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the <inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m275">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m276">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) identity matrix.</p>
</fn>
<fn id="fn4">
<label>4</label>
<p>We suppose that for each spatial dimension the variable <italic>x</italic> varies within <inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m277">
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In other cases, an appropriate scaling can be easily applied.</p>
</fn>
<fn id="fn5">
<label>5</label>
<p>By tensors we mean multidimensional arrays with a number of dimensions <italic>d</italic> (<inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m278">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). A two-dimensional tensor (<inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m279">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) is a matrix, and when <inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m280">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> it is a vector. For tensors with <inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m281">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we use upper case calligraphic letters (<inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m282">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x212c;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). The <inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m283">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> th entry of a <italic>d</italic>-dimensional tensor <inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m284">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is denoted by <inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m285">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m286">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m287">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and <inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m288">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a size of the <italic>k</italic>-th mode, and mode-<italic>k</italic> slice of such tensor is denoted by <inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m289">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</fn>
<fn id="fn6">
<label>6</label>
<p>Note that for the case <inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m290">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have only one matrix <inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m291">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which greatly simplifies the computation process.</p>
</fn>
<fn id="fn7">
<label>7</label>
<p>By the full format tensor representation or uncompressed tensor we mean the case, when one calculates and saves in the memory all tensor elements. The number of elements of an uncompressed tensor (hence, the memory required to store it) and the amount of operations required to perform basic operations with such tensor grows exponentially in the dimensionality, and this problem is called the curse of dimensionality.</p>
</fn>
<fn id="fn8">
<label>8</label>
<p>All basic operations in the TT-format are implemented in the ttpy python package <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://github.com/oseledets/ttpy">https://github.com/oseledets/ttpy</ext-link> and its MATLAB version <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://github.com/oseledets/TT-Toolbox">https://github.com/oseledets/TT-Toolbox</ext-link>.</p>
</fn>
<fn id="fn9">
<label>9</label>
<p>An exact TT-representation exists for the given full tensor <inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m292">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and TT-ranks of such representation are bounded by ranks of the corresponding unfolding matrices (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Oseledets, 2011</xref>). Nevertheless, in practical applications it is more useful to construct TT-approximation with a prescribed accuracy <inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m293">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and then carry out all operations (summations, products, etc) in the TT-format, maintaining the same accuracy <inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m294">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the result.</p>
</fn>
<fn id="fn10">
<label>10</label>
<p>Note that in <xref ref-type="other" rid="alg4">Algorithm 4</xref> we use the solution of the convection part from the previous time step (<inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m295">
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) as an initial guess <inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m296">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="script">W</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for CAM on the next time step (<italic>k</italic>). As it was found empirically It may seem more logical to use the solution of the diffusion part from the same time step (<italic>k</italic>) as an initial guess, but we found empirically that it leads to higher TT-ranks of the result.</p>
</fn>
<fn id="fn11">
<label>11</label>
<p>Actual links to the corresponding Colab notebooks are available in our public repository <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://github.com/AndreiChertkov/fpcross">https://github.com/AndreiChertkov/fpcross</ext-link>.</p>
</fn>
<fn id="fn12">
<label>12</label>
<p>Hereinafter, we present effective TT-rank of the computation result. For TT-tensor <inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m297">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x211d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with TT-ranks <inline-formula id="inf239">
<mml:math id="m298">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf240">
<mml:math id="m299">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) the effective TT-rank <inline-formula id="inf241">
<mml:math id="m300">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a solution of quadratic equation <inline-formula id="inf242">
<mml:math id="m301">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> The representation with a constant TT-rank <inline-formula id="inf243">
<mml:math id="m302">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf244">
<mml:math id="m303">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf245">
<mml:math id="m304">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf246">
<mml:math id="m305">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) yields the same total number of parameters as in the original decomposition of the tensor&#x20;<inline-formula id="inf247">
<mml:math id="m306">
<mml:mi mathvariant="script">X</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</fn>
<fn id="fn13">
<label>13</label>
<p>This choice of parameters corresponds to the problem of polymer modeling from the work (<xref ref-type="bibr" rid="B27">Venkiteswaran and Junk, 2005</xref>). In the corresponding model, the molecules of the polymer are represented by beads and interactions are indicated by connecting springs. Accordingly, for the case of only two particles we come to the dumbbell problem, which can be mathematically written in the form of the&#x20;FPE.</p>
</fn>
<fn id="fn14">
<label>14</label>
<p>As values for comparison, we used the result of the most accurate calculation from work (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Dolgov et&#x20;al., 2012</xref>), within which <inline-formula id="inf248">
<mml:math id="m307">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2.071143</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf249">
<mml:math id="m308">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.0328125</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</fn>
</fn-group>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>R. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duvenaud</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <source>Neural Networks with Cheap Differential Operators</source>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc>: <publisher-name>arXiv preprint arXiv:1912.03579</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>T. Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rubanova</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bettencourt</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duvenaud</surname>
<given-names>D. K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Neural Ordinary Differential Equations</article-title>. <source>Adv. Neural Inf. Process. Syst.</source>, <fpage>6571</fpage>&#x2013;<lpage>6583</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cichocki</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oseledets</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Phan</surname>
<given-names>A.-H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mandic</surname>
<given-names>D. P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Tensor Networks for Dimensionality Reduction and Large-Scale Optimization: Part 1&#x20;Low-Rank Tensor Decompositions</article-title>. <source>FNT Machine Learn.</source> <volume>9</volume>, <fpage>249</fpage>&#x2013;<lpage>429</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1561/2200000059</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dolgov</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Savostyanov</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Parallel Cross Interpolation for High-Precision Calculation of High-Dimensional Integrals</article-title>. <source>Comp. Phys. Commun.</source> <volume>246</volume>, <fpage>106869</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cpc.2019.106869</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dolgov</surname>
<given-names>S. V.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>A Tensor Decomposition Algorithm for Large Odes with Conservation Laws</article-title>. <source>Comput. Methods Appl. Math.</source> <volume>19</volume>, <fpage>23</fpage>&#x2013;<lpage>38</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1515/cmam-2018-0023</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dolgov</surname>
<given-names>S. V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Khoromskij</surname>
<given-names>B. N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oseledets</surname>
<given-names>I. V.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>Fast Solution of Parabolic Problems in the Tensor Train/Quantized Tensor Train Format with Initial Application to the Fokker--Planck Equation</article-title>. <source>SIAM J.&#x20;Sci. Comput.</source> <volume>34</volume>, <fpage>A3016</fpage>&#x2013;<lpage>A3038</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/120864210</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fox</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dolgov</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Morrison</surname>
<given-names>M. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Molteno</surname>
<given-names>T. C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Grid Methods for Bayes-Optimal Continuous-Discrete Filtering and Utilizing a Functional Tensor Train Representation</article-title>. <source>Inverse Probl. Sci. Eng.</source>, <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>19</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/17415977.2020.1862109</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Glowinski</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Osher</surname>
<given-names>S. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yin</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <source>Splitting Methods in Communication, Imaging, Science, and Engineering</source>. <publisher-name>Springer</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Grathwohl</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>R. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bettencourt</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sutskever</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Duvenaud</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <source>Ffjord: Free-form Continuous Dynamics for Scalable Reversible Generative Models</source>. <publisher-name>arXiv preprint arXiv:1810.01367</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kidger</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Foster</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oberhauser</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lyons</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <source>Neural Sdes as Infinite-Dimensional gans</source>. <publisher-name>arXiv preprint arXiv:2102.03657</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kikuchi</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yoshida</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maekawa</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Watanabe</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1991</year>). <article-title>Metropolis Monte Carlo Method as a Numerical Technique to Solve the Fokker-Planck Equation</article-title>. <source>Chem. Phys. Lett.</source> <volume>185</volume>, <fpage>335</fpage>&#x2013;<lpage>338</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0009-2614(91)85070-d</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>K&#xfc;chlin</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jenny</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Parallel Fokker-Planck-DSMC Algorithm for Rarefied Gas Flow Simulation in Complex Domains at All Knudsen Numbers</article-title>. <source>J.&#x20;Comput. Phys.</source> <volume>328</volume>, <fpage>258</fpage>&#x2013;<lpage>277</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jcp.2016.10.018</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Narayanan</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2006</year>). <article-title>Solution of Fokker-Planck Equation by Finite Element and Finite Difference Methods for Nonlinear Systems</article-title>. <source>Sadhana</source> <volume>31</volume>, <fpage>445</fpage>&#x2013;<lpage>461</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf02716786</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Oseledets</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tyrtyshnikov</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Tt-cross Approximation for Multidimensional Arrays</article-title>. <source>Linear Algebra its Appl.</source> <volume>432</volume>, <fpage>70</fpage>&#x2013;<lpage>88</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.laa.2009.07.024</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Oseledets</surname>
<given-names>I. V.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Approximation of $2&#x5e;d\times2&#x5e;d$ Matrices Using Tensor Decomposition</article-title>. <source>SIAM J.&#x20;Matrix Anal. Appl.</source> <volume>31</volume>, <fpage>2130</fpage>&#x2013;<lpage>2145</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/090757861</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Oseledets</surname>
<given-names>I. V.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Tensor-train Decomposition</article-title>. <source>SIAM J.&#x20;Sci. Comput.</source> <volume>33</volume>, <fpage>2295</fpage>&#x2013;<lpage>2317</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/090752286</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Oseledets</surname>
<given-names>I. V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tyrtyshnikov</surname>
<given-names>E. E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Breaking the Curse of Dimensionality, or How to Use Svd in many Dimensions</article-title>. <source>SIAM J.&#x20;Sci. Comput.</source> <volume>31</volume>, <fpage>3744</fpage>&#x2013;<lpage>3759</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/090748330</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pichler</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Masud</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bergman</surname>
<given-names>L. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). &#x201c;<article-title>Numerical Solution of the Fokker-Planck Equation by Finite Difference and Finite Element Methods-A Comparative Study</article-title>,&#x201d; in <source>Computational Methods in Stochastic Dynamics</source> (<publisher-name>Springer</publisher-name>), <fpage>69</fpage>&#x2013;<lpage>85</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-94-007-5134-7_5</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Savostyanov</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oseledets</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). &#x201c;<article-title>Fast Adaptive Interpolation of Multi-Dimensional Arrays in Tensor Train Format</article-title>,&#x201d; in <source>The 2011 International Workshop on Multidimensional (nD) Systems</source> (<publisher-name>IEEE</publisher-name>), <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/nds.2011.6076873</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Singh</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ghosh</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Adhikari</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Fast Bayesian Inference of the Multivariate Ornstein-Uhlenbeck Process</article-title>. <source>Phys. Rev. E</source> <volume>98</volume>, <fpage>012136</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevE.98.012136</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Subramaniam</surname>
<given-names>G. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vedula</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>A Transformed Path Integral Approach for Solution of the Fokker-Planck Equation</article-title>. <source>J.&#x20;Comput. Phys.</source> <volume>346</volume>, <fpage>49</fpage>&#x2013;<lpage>70</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jcp.2017.06.002</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>A Numerical Solver for High Dimensional Transient Fokker-Planck Equation in Modeling Polymeric Fluids</article-title>. <source>J.&#x20;Comput. Phys.</source> <volume>289</volume>, <fpage>149</fpage>&#x2013;<lpage>168</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jcp.2015.02.026</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kumar</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>Numerical Solution of High Dimensional Stationary Fokker-Planck Equations via Tensor Decomposition and Chebyshev Spectral Differentiation</article-title>. <source>Comput. Math. Appl.</source> <volume>67</volume>, <fpage>1960</fpage>&#x2013;<lpage>1977</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.camwa.2014.04.017</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Trefethen</surname>
<given-names>L. N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2000</year>). <source>Spectral Methods in MATLAB, Vol. 10</source>. <publisher-loc>Philadelphia, PA</publisher-loc>: <publisher-name>Siam</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tyrtyshnikov</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2000</year>). <article-title>Incomplete Cross Approximation in the Mosaic-Skeleton Method</article-title>. <source>Computing</source> <volume>64</volume>, <fpage>367</fpage>&#x2013;<lpage>380</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s006070070031</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Vatiwutipong</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Phewchean</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Alternative Way to Derive the Distribution of the Multivariate Ornstein-Uhlenbeck Process</article-title>. <source>Adv. Differ. Equ</source> <volume>2019</volume>, <fpage>276</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13662-019-2214-1</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Venkiteswaran</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Junk</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <article-title>A QMC Approach for High Dimensional Fokker-Planck Equations Modelling Polymeric Liquids</article-title>. <source>Mathematics Comput. Simulation</source> <volume>68</volume>, <fpage>43</fpage>&#x2013;<lpage>56</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.matcom.2004.09.002</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wehner</surname>
<given-names>M. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wolfer</surname>
<given-names>W. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1983</year>). <article-title>Numerical Evaluation of Path-Integral Solutions to Fokker-Planck Equations</article-title>. <source>Phys. Rev. A.</source> <volume>27</volume>, <fpage>2663</fpage>&#x2013;<lpage>2670</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreva.27.2663</pub-id> </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>