<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Appl. Math. Stat.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Applied Mathematics and Statistics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Appl. Math. Stat.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2297-4687</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fams.2018.00014</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Applied Mathematics and Statistics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Construction of Neural Networks for Realization of Localized Deep Learning</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Chui</surname> <given-names>Charles K.</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/277343/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Lin</surname> <given-names>Shao-Bo</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3"><sup>3</sup></xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/521715/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Zhou</surname> <given-names>Ding-Xuan</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff4"><sup>4</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/377992/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1"><sup>1</sup><institution>Department of Mathematics, Hong Kong Baptist University</institution>, <addr-line>Kowloon</addr-line>, <country>Hong Kong</country></aff>
<aff id="aff2"><sup>2</sup><institution>Department of Statistics, Stanford University</institution>, <addr-line>Stanford, CA</addr-line>, <country>United States</country></aff>
<aff id="aff3"><sup>3</sup><institution>Department of Mathematics, Wenzhou University</institution>, <addr-line>Wenzhou</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff4"><sup>4</sup><institution>Department of Mathematics, City University of Hong Kong</institution>, <addr-line>Kowloon</addr-line>, <country>Hong Kong</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Lixin Shen, Syracuse University, United States</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: Sivananthan Sampath, Indian Institutes of Technology, India; Ashley Prater, United States Air Force Research Laboratory, United States</p></fn>
<corresp id="c001">&#x0002A;Correspondence: Shao-Bo Lin <email>sblin1983&#x00040;gmail.com</email></corresp>
<fn fn-type="other" id="fn001"><p>This article was submitted to Mathematics of Computation and Data Science, a section of the journal Frontiers in Applied Mathematics and Statistics</p></fn></author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>17</day>
<month>05</month>
<year>2018</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2018</year>
</pub-date>
<volume>4</volume>
<elocation-id>14</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>30</day>
<month>01</month>
<year>2018</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>26</day>
<month>04</month>
<year>2018</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2018 Chui, Lin and Zhou.</copyright-statement>
<copyright-year>2018</copyright-year>
<copyright-holder>Chui, Lin and Zhou</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 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 terms.</p></license>
</permissions>
<abstract><p>The subject of deep learning has recently attracted users of machine learning from various disciplines, including: medical diagnosis and bioinformatics, financial market analysis and online advertisement, speech and handwriting recognition, computer vision and natural language processing, time series forecasting, and search engines. However, theoretical development of deep learning is still at its infancy. The objective of this paper is to introduce a deep neural network (also called deep-net) approach to localized manifold learning, with each hidden layer endowed with a specific learning task. For the purpose of illustrations, we only focus on deep-nets with three hidden layers, with the first layer for dimensionality reduction, the second layer for bias reduction, and the third layer for variance reduction. A feedback component is also designed to deal with outliers. The main theoretical result in this paper is the order <inline-formula><mml:math id="M1"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of approximation of the regression function with regularity <italic>s</italic>, in terms of the number <italic>m</italic> of sample points, where the (unknown) manifold dimension <italic>d</italic> replaces the dimension <italic>D</italic> of the sampling (Euclidean) space for shallow nets.</p></abstract>
<kwd-group>
<kwd>deep nets</kwd>
<kwd>learning theory</kwd>
<kwd>deep learning</kwd>
<kwd>manifold learning</kwd>
<kwd>feedback</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<fig-count count="0"/>
<table-count count="0"/>
<equation-count count="86"/>
<ref-count count="48"/>
<page-count count="11"/>
<word-count count="6155"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>1. Introduction</title>
<p>The continually rapid growth in data acquisition and data updating has recently posed crucial challenges to the machine learning community on developing learning schemes to match or outperform human learning capability. Fortunately, the introduction of deep learning (see for example [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]) has led to the feasibility of getting around the bottleneck of classical learning strategies, such as the support vector machine and boosting algorithms, based on classical neural networks (see for example [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]), by demonstrating remarkable successes in many applications, particularly computer vision [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] and speech recognition [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], and more recently in other areas, including: natural language processing, medical diagnosis and bioinformatics, financial market analysis and online advertisement, time series forecasting and search engines. Furthermore, the exciting recent advances of deep learning schemes for such applications have motivated the current interest in re-visiting the development of classical neural networks (to be called &#x0201C;shallow nets&#x0201D; in later discussions), by allowing multiple hidden layers between the input and output layers. Such neural networks are called &#x0201C;deep&#x0201D; neural nets, or simply, deep nets. Indeed, the advantages of deep nets over shallow nets, at least in applications, have led to various popular research directions in the academic communities of Approximation Theory and Learning Theory. Explicit results on the existence of functions, that are expressible by deep nets but cannot be approximated by shallow nets with comparable number of parameters, are generally regarded as powerful features of the advantage of deep nets in Approximation Theory. The first theoretical understanding of such results dates back to our early work [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], where by using the Heaviside activation function, it was shown that deep nets with two hidden layers already provide localized approximation, while shallow nets fail. Explicit results on neural network approximation derived in Eldan and Shamir [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>], Mhaskar and Poggio [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], Poggio et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], Raghu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], Shaham et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], and Telgarsky [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] further reveal various advantages of deep nets over shallow nets. For example, the power of depth of neural network in approximating hierarchical functions was shown in Mhaskar and Poggio [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] and Poggio et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], and that deep nets can improve the approximation capability of shallow nets when the data are located on a manifold was demonstrated in Shaham et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>].</p>
<p>From approximation to learning, the tug of war between bias and variance [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>] indicates that explicit derivation of deep nets is insufficient to show its success in machine learning, in that besides bias, the capacity of deep nets should possess the expressivity of embodying variance. In this direction, the capacity of deep nets, as measured by the Betti number, number of linear regions and neuron transitions were studied in Bianchini and Scarselli [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], Mont&#x000FA;far et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], and Raghu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] respectively, in showing that deep nets allow for many more functionalities than shallow nets. Although these results certainly show the benefits of deep nets, yet they pose more difficulties in analyzing the deep learning performance, since large capacity usually implies large variance and requires more elaborate learning algorithms. One of the main difficulties is development of satisfactory learning rate analysis for deep net learning, that has been well studied for shallow nets (see for example [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]). In this paper, we present an analysis of the advantages of deep nets in the framework of learning theory [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>], taking into account the trade-off between bias and variance.</p>
<p>Our starting point is to assume that the samples are located approximately on some unknown manifold in the sample (<italic>D</italic>-dimensional Euclidean) space. For simplicity, consider the set of sample inputs: <inline-formula><mml:math id="M2"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02286;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, with a corresponding set of outputs: <inline-formula><mml:math id="M3"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02286;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for some positive number <italic>M</italic>, where <inline-formula><mml:math id="M4"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is an unknown <italic>d</italic>-dimensional connected <italic>C</italic><sup>&#x0221E;</sup> Riemannian manifold (without boundary). We will call <inline-formula><mml:math id="M5"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> the sample set, and construct a deep net with three hidden layers, with the first for the dimensionality-reduction, the second for bias-reduction, and the third for variance-reduction. The main tools for our construction are the &#x0201C;local manifold learning&#x0201D; for deep nets in Chui and Mhaskar [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], &#x0201C;localized approximation&#x0201D; for deep nets in Chui et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], and &#x0201C;local average&#x0201D; in Gy&#x000F6;rfy et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. We will also introduce a feedback procedure to eliminate outliers during the learning process. Our constructions justify the common consensus that deep nets are intuitively capable of capturing data features via their architectural structures [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]. In addition, we will prove that the constructed deep net can well approximate the so-called regression function [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>] within the accuracy of <inline-formula><mml:math id="M6"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in expectation, where <italic>s</italic> denotes the order of smoothness (or regularity) of the regression function. Noting that the best existing learning rates of the shallow nets are <inline-formula><mml:math id="M7"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo class="qopname">log</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in Maiorov [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>] and <inline-formula><mml:math id="M8"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="qopname">log</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in Ye and Zhou [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], we observe the power of deep nets over shallow nets, at least theoretically, in the framework of Learning Theory.</p>
<p>The organization of this paper is as follows. In the next section, we present a detailed construction of the proposed deep net. The main results of the paper will be stated in section 3, where tight learning rates of the constructed deep net are also deduced. Discussions of our contributions along with comparison with some related work and proofs of the main results will be presented in sections 4 and 5, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2. Construction of deep nets</title>
<p>In this section, we present a construction of deep neural networks with three hidden layers to realize certain deep learning algorithms, by applying the mathematical tools of localized approximation in Chui et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], local manifold learning in Chui and Mhaskar [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], and local average arguments in Gy&#x000F6;rfy et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. Throughout this paper, we will consider only two activation functions: the Heaviside function &#x003C3;<sub>0</sub> and the square-rectifier &#x003C3;<sub>2</sub>, where the standard notation <italic>t</italic><sub>&#x0002B;</sub> &#x0003D; max{0, <italic>t</italic>} is used to define <inline-formula><mml:math id="M9"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, for any non-negative integer <italic>n</italic>.</p>
<sec>
<title>2.1. Localized approximation and localized manifold learning</title>
<p>Performance comparison between deep nets and shallow nets is a classical topic in Approximation Theory. It is well-known from numerous publications (see for example [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]) that various functions can be well approximated by deep nets but not by any shallow net with the same order of magnitude in the numbers of neurons. In particular, it was proved in Chui et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] that deep nets can provide localized approximation, while shallow nets fail.</p>
<p>For <italic>r, q</italic> &#x02208; &#x02115; and an arbitrary <inline-formula><mml:math id="M10"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M11"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, let</p>
<disp-formula id="E1"><mml:math id="M12"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mtext class="textrm" mathvariant="normal">with&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>For <italic>a</italic> &#x0003E; 0 and &#x003B6; &#x02208; &#x0211D;<sup><italic>r</italic></sup>, let us denote by <inline-formula><mml:math id="M13"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, the cube in &#x0211D;<sup><italic>r</italic></sup> with center &#x003B6; and width <italic>a</italic>. Furthermore, we define <inline-formula><mml:math id="M14"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo></mml:math></inline-formula> by</p>
<disp-formula id="E2"><label>(1)</label><mml:math id="M15"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In what follows, the standard notion <italic>I</italic><sub><italic>A</italic></sub> of the indicator function of a set (or an event) <italic>A</italic> will be used. For <italic>x</italic> &#x02208; &#x0211D;, since</p>
<disp-formula id="E3"><mml:math id="M16"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x0221E;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>if&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>otherwise</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>we observe that</p>
<disp-formula id="E4"><mml:math id="M17"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>for&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr columnalign='left'><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd columnalign='left'><mml:mrow><mml:mtext>otherwise.</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This implies that <italic>N</italic><sub>1, <italic>r, q</italic>,<sub>&#x003B6;</sub><sub><bold>j</bold></sub></sub> as introduced in (1) is the indicator function of the cube <inline-formula><mml:math id="M18"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Thus, the following proposition which describes the localized approximation property of <italic>N</italic><sub>1, <italic>r, q</italic>,<sub>&#x003B6;</sub><sub><bold>j</bold></sub></sub>, can be easily deduced by applying Theorem 2.3 in Chui et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>].</p>
<p><bold>Proposition 1</bold>. <italic>Let r, q</italic> &#x02208; &#x02115; <italic>be arbitrarily given. Then</italic> <italic>N</italic><sub>1, <italic>r, q</italic>,<sub>&#x003B6;</sub><sub><bold>j</bold></sub></sub> &#x0003D; <italic>I</italic><sub><italic>A</italic><sub><italic>r</italic>, 1/<italic>q</italic>,<sub>&#x003B6;</sub><sub><bold>j</bold></sub></sub></sub> <italic>for all</italic> <inline-formula><mml:math id="M19"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>On the other hand, it was proposed in Basri and Jacobs [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] and DiCarlo and Cox [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>] with practical arguments, that deep nets can tackle data in highly-curved manifolds, while any shallow nets fail. These arguments were theoretically verified in Chui and Mhaskar [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] and Shaham et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>], with the implication that adding hidden layers to shallow nets should enable the neural networks to have the capability of processing massive data in a high-dimensional space from samples in lower dimensional manifolds. More precisely, it follows from do Carmo [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] and Shaham et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] that for a lower <italic>d</italic>-dimensional connected and compact <italic>C</italic><sup>&#x0221E;</sup> Riemannian submanifold <inline-formula><mml:math id="M20"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02286;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> (without boundary), isometrically embedded in &#x0211D;<sup><italic>D</italic></sup> and endowed with the geodesic distance <italic>d</italic><sub><italic>G</italic></sub>, there exists some &#x003B4; &#x0003E; 0, such that for any <inline-formula><mml:math id="M21"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, with <inline-formula><mml:math id="M22"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>&#x003B4;</mml:mo></mml:math></inline-formula>,</p>
<disp-formula id="E5"><label>(2)</label><mml:math id="M23"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where for any <italic>r</italic> &#x0003E; 0, ||&#x000B7;||<sub><italic>r</italic></sub> denotes, as usual, the Euclidean norm of &#x0211D;<sup><italic>r</italic></sup>. In the following, let <italic>B</italic><sub><italic>G</italic></sub>(&#x003BE;<sub>0</sub>, &#x003C4;), <italic>B</italic><sub><italic>D</italic></sub>(&#x003BE;<sub>0</sub>, &#x003C4;), and <italic>B</italic><sub><italic>d</italic></sub>(&#x003BE;<sub>0</sub>, &#x003C4;) denote the closed geodesic ball, the <italic>D</italic>-dimensional Euclidean ball, and the <italic>d</italic>-dimensional Euclidean ball, with center at &#x003BE;<sub>0</sub>, respectively, and with radius &#x003C4; &#x0003E; 0. Noting that <inline-formula><mml:math id="M24"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the following proposition then is a brief summary of Theorem 2.2 and Remark 2.1 in Chui and Mhaskar [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], with the implication that neural networks can be used as a dimensionality-reduction tool.</p>
<p><bold>Proposition 2</bold>. <italic>For each</italic> <inline-formula><mml:math id="M25"><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <italic>there exist a positive number</italic> &#x003B4;<sub>&#x003BE;</sub> <italic>and a neural network</italic></p>
<disp-formula id="E6"><mml:math id="M26"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula>
<p><italic>with</italic></p>
<disp-formula id="E7"><label>(3)</label><mml:math id="M27"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>that maps</italic> <italic>B</italic><sub><italic>G</italic></sub>(&#x003BE;, &#x003B4;<sub>&#x003BE;</sub>) <italic>diffeomorphically onto</italic> [&#x02212;1, 1]<sup><italic>d</italic></sup> <italic>and satisfies</italic></p>
<disp-formula id="E8"><label>(4)</label><mml:math id="M28"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B4;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>for some</italic> &#x003B1;<sub>&#x003BE;</sub>, &#x003B2;<sub>&#x003BE;</sub> &#x0003E; 0.</p>
</sec>
<sec>
<title>2.2. Learning via deep nets</title>
<p>Our construction of deep nets depends on the localized approximation and dimensionality-reduction technique, as presented in Propositions 1 and 2. To describe the learning process, firstly select a suitable <italic>q</italic><sup>&#x0002A;</sup>, so that for every <inline-formula><mml:math id="M29"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, there exists some point <inline-formula><mml:math id="M30"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> in a finite set that satisfies</p>
<disp-formula id="E9"><label>(5)</label><mml:math id="M31"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02282;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B4;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>To this end, we need a constant <italic>C</italic><sub>0</sub> &#x02265; 1, such that</p>
<disp-formula id="E10"><label>(6)</label><mml:math id="M32"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The existence of such a constant is proved in the literature (see for example [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]). Also, in view of the compactness of <inline-formula><mml:math id="M33"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, since <inline-formula><mml:math id="M34"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x022C3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B4;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is an open covering of <inline-formula><mml:math id="M35"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, there exists a finite set of points <inline-formula><mml:math id="M36"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0007B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>&#x0007D;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02282;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, such that <inline-formula><mml:math id="M37"><mml:mrow><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi><mml:mo>&#x02282;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>G</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x003BE;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Hence, <italic>q</italic><sup>&#x0002A;</sup> &#x02208; &#x02115; may be chosen to satisfy</p>
<disp-formula id="E11"><label>(7)</label><mml:math id="M38"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo class="qopname">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">F</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B4;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>With this choice, we claim that (5) holds. Indeed, if <inline-formula><mml:math id="M39"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo class="MathClass-ord">&#x02205;</mml:mo></mml:math></inline-formula>, then (5) obviously holds for any choice of <inline-formula><mml:math id="M40"><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. On the other hand, if <inline-formula><mml:math id="M41"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mo class="MathClass-ord">&#x02205;</mml:mo></mml:math></inline-formula>, then from the inclusion property <inline-formula><mml:math id="M42"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02282;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x022C3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B4;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, it follows that there is some <inline-formula><mml:math id="M43"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo>&#x0007B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi mathvariant='script'>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0007D;</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, depending on <inline-formula><mml:math id="M44"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, such that</p>
<disp-formula id="E12"><label>(8)</label><mml:math id="M45"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B4;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mo class="MathClass-ord">&#x02205;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Next, let <inline-formula><mml:math id="M46"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003B7;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B4;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. By (6), we have, for any <inline-formula><mml:math id="M47"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,</p>
<disp-formula id="E13"><mml:math id="M48"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003B7;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003B7;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Therefore, it follows from (7) that</p>
<disp-formula id="E14"><mml:math id="M49"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003B7;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x003B7;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B4;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B4;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This implies that <inline-formula><mml:math id="M50"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02282;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B4;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and verifies our claim (5) with the choice of <inline-formula><mml:math id="M51"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Observe that for every <inline-formula><mml:math id="M52"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> we may choose the point <inline-formula><mml:math id="M53"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to define <inline-formula><mml:math id="M54"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> by setting</p>
<disp-formula id="E15"><label>(9)</label><mml:math id="M55"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and apply (5) and (3) to obtain the following.</p>
<p><bold>Proposition 3</bold>. <italic>For each</italic> <inline-formula><mml:math id="M56"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <italic>N</italic><sub>2,<italic><bold>j</bold></italic></sub> maps <inline-formula><mml:math id="M57"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>diffeomorphically into</italic> [&#x02212;1, 1]<sup><italic>d</italic></sup> <italic>and</italic></p>
<disp-formula id="E16"><label>(10)</label><mml:math id="M58"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext mathvariant="italic">j</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext mathvariant="italic">j</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>where</italic> <inline-formula><mml:math id="M59"><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula><mml:math id="M60"><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x003BE;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>As a result of Propositions 1 and 3, we now present the construction of the deep nets for the proposed learning purpose. Start with selecting (2<italic>n</italic>)<sup><italic>d</italic></sup> points <inline-formula><mml:math id="M61"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M62"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <italic>n</italic> &#x02208; &#x02115;, with <inline-formula><mml:math id="M63"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x022EF;</mml:mo><mml:mspace width="0.3em" class="thinspace"/><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M64"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> in (&#x02212;1, 1)<sup><italic>d</italic></sup>. Denote <italic>C</italic><sub><bold>k</bold></sub> &#x0003D; <italic>A</italic><sub><italic>d</italic>, 1/<italic>n</italic>,<sub><italic>t</italic></sub><sub><bold>k</bold></sub></sub> and <inline-formula><mml:math id="M65"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In view of Proposition 3, it follows that <italic>H</italic><sub><bold>k,j</bold></sub> is well defined, <inline-formula><mml:math id="M66"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02286;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math id="M67"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x022C3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> We also define <inline-formula><mml:math id="M68"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo></mml:math></inline-formula> by</p>
<disp-formula id="E17"><label>(11)</label><mml:math id="M69"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02218;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x02113;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then the desired deep net estimator with three hidden layers may be defined by</p>
<disp-formula id="E18"><label>(12)</label><mml:math id="M70"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x02115;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x02115;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B6;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x02115;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x02115;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003B6;</mml:mi><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where we set <italic>N</italic><sub>3</sub>(<italic>x</italic>) &#x0003D; 0 if the denominator is zero.</p>
<p>For a <italic>d</italic>-dimensional submanifold <inline-formula><mml:math id="M71"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and an <italic>x</italic> in <inline-formula><mml:math id="M72"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, it is clear from (9) that the task of the first hidden layer <italic>N</italic><sub>2,<italic>j</italic></sub>(<italic>x</italic>) is to map <inline-formula><mml:math id="M73"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into [&#x02212;1, 1]<sup><italic>d</italic></sup>. On the other hand, the second hidden layer is intended to searching for the location of <italic>N</italic><sub>2,<italic>j</italic></sub>(<italic>x</italic>) in [&#x02212;1, 1]<sup><italic>d</italic></sup>. Indeed, it follows from (11) that large values of the parameter <italic>n</italic> narrow down certain small region that contains <italic>x</italic>, thereby reducing the bias. Furthermore, observe that <italic>N</italic><sub>3</sub>(<italic>x</italic>) in (12) is some kind of local average, based on <italic>N</italic><sub>3,<bold>k,j</bold></sub>(<italic>x</italic>) and the small region that contains <italic>x</italic>. This is a standard local averaging strategy for reducing variance in statistics [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. In summary, there is a totality of three hidden layers in the above construction for performing three separate tasks, namely: the first hidden layer is for reducing the dimension of the input space, while by applying local averaging [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>], the second and third hidden layers are for reducing bias and data variance, respectively.</p>
</sec>
<sec>
<title>2.3. Fine-tuning</title>
<p>For each <inline-formula><mml:math id="M74"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, it follows from <inline-formula><mml:math id="M75"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x022C3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> that there is some <inline-formula><mml:math id="M76"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, such that <inline-formula><mml:math id="M77"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, which implies that <inline-formula><mml:math id="M78"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. For each <inline-formula><mml:math id="M79"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, since <inline-formula><mml:math id="M80"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is a cube in &#x0211D;<sup><italic>D</italic></sup>, the cardinality of the set <inline-formula><mml:math id="M81"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is at most 2<sup><italic>D</italic></sup>. Also, because <inline-formula><mml:math id="M82"><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x022C3;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> for each <inline-formula><mml:math id="M83"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, there exists some <inline-formula><mml:math id="M84"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, such that <italic>N</italic><sub>2,<bold>j</bold></sub>(<italic>x</italic>) &#x02208; <italic>A</italic><sub><italic>d</italic>, 1/<italic>n</italic>,<sub><italic>t</italic></sub><sub><bold>k</bold></sub></sub>, implying that <italic>N</italic><sub>3, <bold>k,j</bold></sub>(<italic>x</italic>) &#x0003D; <italic>N</italic><sub>1, <italic>d, n</italic>,<sub><italic>t</italic></sub><sub><bold>k</bold></sub></sub>&#x025E6;<italic>N</italic><sub>2, <bold>j</bold></sub>(<italic>x</italic>) &#x0003D; 1 and that the number of such integers <bold>k</bold> is bounded by 2<sup><italic>d</italic></sup>. For each <inline-formula><mml:math id="M85"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we consider a non-empty subset</p>
<disp-formula id="E19"><label>(13)</label><mml:math id="M86"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>of <inline-formula><mml:math id="M87"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, with cardinality</p>
<disp-formula id="E20"><label>(14)</label><mml:math id="M88"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Also, for each <inline-formula><mml:math id="M89"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we further define <inline-formula><mml:math id="M90"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02229;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, as well as</p>
<disp-formula id="E21"><label>(15)</label><mml:math id="M91"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E22"><label>(16)</label><mml:math id="M92"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:msup><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x02115;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x02115;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then it follows from (15) and (16) that <inline-formula><mml:math id="M93"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> and it is easy to see that if each <italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x02208; <italic>S</italic><sub>&#x0039B;<sub><italic>x</italic></sub></sub> is an interior point of some <italic>H</italic><sub><bold>k, j</bold></sub>, then <inline-formula><mml:math id="M94"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>. In this way, <italic>N</italic><sub>3</sub> is some local average estimator. However, if <inline-formula><mml:math id="M95"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02260;</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>, (and this is possible when some <italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub> lies on the boundary of <italic>H</italic><sub><bold>k,j</bold></sub> for some <inline-formula><mml:math id="M96"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>), then the estimator <italic>N</italic><sub>3</sub> in (12) might perform badly, and this happens even for training data. Note that to predict for some <italic>x</italic><sub><italic>j</italic></sub> &#x02208; <italic>S</italic><sub><italic>m</italic></sub>, which is an interior point of <italic>H</italic><sub><bold>k</bold><sub>0</sub>, <bold>j</bold><sub>0</sub></sub>, we have</p>
<disp-formula id="E23"><mml:math id="M97"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>which might be far away from <italic>y</italic><sub><italic>j</italic></sub> when <inline-formula><mml:math id="M98"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x0003C;</mml:mo><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>. The reason is that there are |&#x0039B;<sub><italic>x,S</italic></sub>| summations in the numerator. Noting that the Riemannian measure of the boundary of <inline-formula><mml:math id="M99"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is zero, we consider the above phenomenon as outliers.</p>
<p>Fine-tuning, often referred to as feedback in the literature of deep learning [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], can essentially improve the learning performance of deep nets [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>]. We observe that fine-tuning can also be applied to handle outliers for our constructed deep net in (12), by counting the cardinalities of &#x0039B;<sub><italic>x,S</italic></sub> and <inline-formula><mml:math id="M100"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>. In the training process, besides computing <italic>N</italic><sub>3</sub>(<italic>x</italic>) for some query point <italic>x</italic>, we may also record |&#x0039B;<sub><italic>x,S</italic></sub>| and <inline-formula><mml:math id="M101"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo></mml:math></inline-formula>. If the estimator is not big enough, we propose to add the factor <inline-formula><mml:math id="M102"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> to <italic>N</italic><sub>3</sub>(<italic>x</italic>). In this way, the deep net estimator with feedback can be mathematically represented by</p>
<disp-formula id="E24"><label>(17)</label><mml:math id="M103"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M104"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo></mml:math></inline-formula> is defined by</p>
<disp-formula id="E25"><mml:math id="M105"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>and as before, we set <inline-formula><mml:math id="M106"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> if the denominator <inline-formula><mml:math id="M107"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> vanishes.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3. Learning rate analysis</title>
<p>We consider a standard least squares regression setting in learning theory [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>] and assume that the sample set <inline-formula><mml:math id="M108"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> of size <italic>m</italic> is drawn independently according to some Borel probability measure &#x003C1; on <inline-formula><mml:math id="M109"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Y</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The regression function is then defined by</p>
<disp-formula id="E26"><mml:math id="M110"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Y</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003C1;(<italic>y</italic>|<italic>x</italic>) denotes the conditional distribution at <italic>x</italic> induced by &#x003C1;. Let &#x003C1;<sub><italic>X</italic></sub> be the marginal distribution of &#x003C1; on <inline-formula><mml:math id="M111"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M112"><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be the Hilbert space of square-integrable functions with respect to &#x003C1;<sub><italic>X</italic></sub> on <inline-formula><mml:math id="M113"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Our goal is to estimate the distance between the output function <italic>N</italic><sub>3</sub> and the regression function <italic>f</italic><sub>&#x003C1;</sub> measured by ||<italic>N</italic><sub>3</sub> &#x02212; <italic>f</italic><sub>&#x003C1;</sub>||<sub>&#x003C1;</sub>, as well as the distance between <inline-formula><mml:math id="M114"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <italic>f</italic><sub>&#x003C1;</sub>.</p>
<p>We say that a function <italic>f</italic> on <inline-formula><mml:math id="M115"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is (<italic>s, c</italic><sub>0</sub>)-Lipschitz (continuous) with positive exponent <italic>s</italic> &#x02264; 1 and constant <italic>c</italic><sub>0</sub> &#x0003E; 0, if</p>
<disp-formula id="E27"><label>(18)</label><mml:math id="M116"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and denote by <inline-formula><mml:math id="M117"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the family of all (<italic>s, c</italic><sub>0</sub>)-Lipschitz functions that satisfy (18). Our error analysis of <italic>N</italic><sub>3</sub> will be carried out based on the following two assumptions.</p>
<p><bold>Assumption 1</bold>. <italic>There exist an s</italic> &#x02208; (0, 1] <italic>and a constant</italic> <italic>c</italic><sub>0</sub> &#x02208; &#x0211D;<sub>&#x0002B;</sub> <italic>such that</italic> <inline-formula><mml:math id="M118"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>This smoothness assumption is standard in learning theory for regression functions (see for example [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>&#x02013;<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>]).</p>
<p><bold>Assumption 2</bold>. &#x003C1;<sub><italic>X</italic></sub> <italic>is continuous with respect to the geodesic distance</italic> <italic>d</italic><sub><italic>G</italic></sub> <italic>of the Riemannian manifold</italic>.</p>
<p>Note that Assumption 2, which is about the geometrical structure of &#x003C1;<sub><italic>X</italic></sub>, is slightly weaker than the distortion assumption in Shi [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>] and Zhou and Jetter [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>] but similar to the assumption considered in Meister and Steinwart [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>]. The objective of this assumption is for describing the functionality of fine-tuning.</p>
<p>We are now ready to state the main results of this paper. In the first theorem below, we obtain a learning rate for the constructed deep nets <italic>N</italic><sub>3</sub>.</p>
<p><bold>Theorem 1</bold>. <italic>Let m be the number of samples and set n</italic> &#x0003D; &#x02308;<italic>m</italic><sup>1/(2<italic>s</italic>&#x0002B;<italic>d</italic>)</sup>&#x02309;, <italic>where</italic> 1/(2<italic>n</italic>) <italic>is the uniform spacing of the points</italic> <inline-formula><mml:math id="M119"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> <italic>in the definition of</italic> <italic>N</italic><sub>3</sub> <italic>in (11). Then under Assumptions 1 and 2</italic>,</p>
<disp-formula id="E28"><label>(19)</label><mml:math id="M120"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>for some positive constant</italic> <italic>C</italic><sub>1</sub> <italic>independent of m</italic>.</p>
<p>Observe that Theorem 1 provides a fast learning rate for the constructed deep net which depends on the manifold dimension <italic>d</italic> instead of the sample space dimension <italic>D</italic>. In the second theorem below, we show the necessity of the fine-tuning process as presented in (17), when Assumption 2 is removed.</p>
<p><bold>Theorem 2</bold>. <italic>Let m be the number of samples and set</italic> <italic>n</italic> &#x0003D; &#x02308;<italic>m</italic><sup>1/(2<italic>s</italic>&#x0002B;<italic>d</italic>)</sup>&#x02309;, <italic>where</italic> 1/(2<italic>n</italic>) <italic>is the uniform spacing of the points</italic> <inline-formula><mml:math id="M121"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> <italic>in the definition of</italic> <italic>N</italic><sub>3</sub> <italic>in (11), which is used to define</italic> <inline-formula><mml:math id="M122"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> <italic>in (17). Then under Assumption 1</italic>,</p>
<disp-formula id="E29"><label>(20)</label><mml:math id="M123"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>for some positive constant</italic> <italic>C</italic><sub>2</sub> <italic>independent of m</italic>.</p>
<p>Observe that while Assumption 2 is needed in Theorem 1, it is not necessary for the validity of Theorem 2, which theoretically shows the significance of fine-tuning in our construction. The proofs of these two theorems will be presented in the final section of this paper.</p>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4. Related work and discussions</title>
<p>The success in practical applications, especially in the fields of computer vision [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] and speech recognition [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], has triggered enormous research activities on deep learning. Several other encouraging results, such as object recognition [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>], unsupervised training [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>], and artificial intelligence architecture [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>], have been obtained to demonstrate further the significance of deep learning. We refer the interested readers to the 2016 MIT monograph, &#x0201C;Deep Learning&#x0201D; [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>], by Goodfellow, Bengjio and Courville, for further study of this exciting subject, which is only at the infancy of its development.</p>
<p>Indeed, deep learning has already created several challenges to the machine learning community. Among the main challenges are to show the necessity of the usage of deep nets and to theoretically justify the advantages of deep nets over shallow nets. This is essentially a classical topic in Approximation Theory. In particular, dating back to the early 1990&#x00027;s, it was already proved that deep nets can provide localized approximation but shallow nets fail (see for example [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]). Furthermore, it was also shown that deep nets provide high approximation orders, that are certainly not restricted by the lower error bounds for shallow nets (see [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>]). More recently, stimulated by the avid enthusiasm of deep learning, numerous advantages of deep nets were also revealed from the point of view of function approximation. In particular, certain functions discussed in Eldan and Shamir [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>] can be represented by deep nets but cannot be approximated by shallow nets with polynomially increasing orders of neurons; it was shown in Mhaskar and Poggio [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] that deep nets, but not shallow nets, can approximate efficiently functions composed by bivariate ones; it was exhibited in Poggio et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>] that deep nets can avoid the curse of dimension of shallow nets; a probability argument was given in Lin [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>] to show that deep nets have better approximation performance than shallow nets with high confidence; it was demonstrated in Chui and Mhaskar [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>] and Shaham et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>] that deep nets can improve the approximation capability of shallow nets when the data are located on data-dependent manifolds; and so on. All of these results give theoretical explanations of the significance of deep nets from the Approximation Theory point of view.</p>
<p>As a departure from the work mentioned above, our present paper is devoted to explore better performance of deep nets over shallow nets in the framework of Leaning Theory. In particular, we are concerned not only with the approximation accuracy but also with the cost to attain such accuracy. In this regard, learning rates of certain deep nets have been analyzed in Kohler and Krzy&#x0017C;ak [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>], where near-optimal learning rates are provided for a fairly complex regularization scheme, with the hypothesis space being the family of deep nets with two hidden layers proposed in Mhaskar [<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>]. More precisely, they derived a learning rate of order <inline-formula><mml:math id="M124"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="qopname">log</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for functions <inline-formula><mml:math id="M125"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>. This is close to the optimal learning rate of shallow nets in Maiorov [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>], different only by a logarithmic factor. Hence, the study in Kohler and Krzy&#x0017C;ak [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] theoretically shows that deep nets at least do not downgrade the learning performance of shallow nets. In comparison with Kohler and Krzy&#x0017C;ak [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>], our study is focussed on answering the question: &#x0201C;What is to be gained by deep learning?&#x0201D; The deep net constructed in our paper possesses a learning rate of order <inline-formula><mml:math id="M126"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, when <inline-formula><mml:math id="M127"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is an unknown <italic>d</italic>-dimensional connected <italic>C</italic><sup>&#x0221E;</sup> Riemannian manifold (without boundary). This rate is the same as the optimal learning rate [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, Chapter 3] for special case of the cube <inline-formula><mml:math id="M128"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> under a similar condition, and it is better than the optimal learning rates for shallow nets [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]. Another line of related work is Ye and Zhou [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>], where Ye and Zhou deduced learning rates for regularized least-squares over shallow nets for the same setting of our paper. They derived a learning rate of <inline-formula><mml:math id="M129"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">O</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo class="qopname">log</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, which is worse than the rate established in our paper. It should be mentioned that in a more recent work Kohler and Krzyzak [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>], some advantages of deep nets are revealed from the learning theory viewpoint. However, the results in Kohler and Krzyzak [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>] require a hierarchical interaction structure, which is totally different from what is presented in our present paper.</p>
<p>Due to the high degree of freedom for deep nets, the number and type of parameters for deep nets are much more than those of shallow nets. Thus, it should be of great interest to develop scalable algorithms to reduce the computational burdens of deep learning. Distributed learning based on a divide-and-conquer strategy [<xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>] could be a fruitful approach for this purpose. It is also of interest to establish results similar to Theorem 2 and Theorem 1 for deep nets, but with rectifier neurons, by using the rectifier (or ramp) function, &#x003C3;<sub>1</sub>(<italic>t</italic>) &#x0003D; <italic>t</italic><sub>&#x0002B;</sub>, as activation. The reason is that the rectifier is one of the most widely used activations in the literature on deep learning. Our research in these directions is postponed to a later work.</p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5. Proofs of the main results</title>
<p>To facilitate our proofs of the theorems stated in section 3, we first establish the following two lemmas.</p>
<p>Observe from Proposition 1 and the definition (11) of the function <italic>N</italic><sub>3, <bold>k,j</bold></sub> that</p>
<disp-formula id="E30"><label>(21)</label><mml:math id="M130"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For <inline-formula><mml:math id="M131"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, define a random function <inline-formula><mml:math id="M132"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Z</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo></mml:math></inline-formula> in term of the random sample <inline-formula><mml:math id="M133"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> by</p>
<disp-formula id="E31"><label>(22)</label><mml:math id="M134"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>so that</p>
<disp-formula id="E32"><label>(23)</label><mml:math id="M135"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><bold>Lemma 1</bold>. <italic>Let</italic> <inline-formula><mml:math id="M136"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02286;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> <italic>be a non-empty subset</italic>, (<bold>j</bold> &#x000D7; <bold>k</bold>) &#x02208; &#x0039B;<sup>&#x0002A;</sup> <italic>and</italic> <italic>T</italic><sub><bold>k,j</bold></sub>(<italic>S</italic>) <italic>be defined as in (22). Then</italic></p>
<disp-formula id="E33"><label>(24)</label><mml:math id="M137"><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle><mml:mi>S</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x0007B;</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>Z</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">&#x0007D;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><italic>where if</italic> <inline-formula><mml:math id="M138"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <italic>we set</italic></p>
<disp-formula id="E34"><mml:math id="M139"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Z</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p><bold>Proof</bold>. Observe from (23) that <italic>T</italic><sub><bold>k,j</bold></sub>(<italic>S</italic>)&#x02208;{0, 1, &#x02026;, <italic>m</italic>} and</p>
<disp-formula id="E35"><mml:math id="M140"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Z</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Z</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle mathsize="1.19em"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>By the definition of the fraction <inline-formula><mml:math id="M141"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Z</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>, the term with &#x02113; &#x0003D; 0 above vanishes, so</p>
<disp-formula id="E36"><mml:math id="M142"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Z</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle mathsize="1.19em"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>On the other hand, note from (23) that <inline-formula><mml:math id="M143"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:math></inline-formula> is equivalent to <inline-formula><mml:math id="M144"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> for &#x02113; indices <italic>i</italic> from {1, &#x022EF;, <italic>m</italic>}, which in turn implies that</p>
<disp-formula id="E37"><mml:math id="M145"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>m</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Thus, we obtain</p>
<disp-formula id="E38"><mml:math id="M146"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">Z</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>m</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>m</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable style="text-align:axis;" equalrows="false" equalcolumns="false" class="array"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Therefore, the desired inequality (24) follows. This completes the proof of Lemma 1. &#x025A1;</p>
<p><bold>Lemma 2</bold>. <italic>Let</italic> <inline-formula><mml:math id="M147"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> <italic>be a sample set drawn independently according to</italic> &#x003C1;. <italic>If</italic> <inline-formula><mml:math id="M148"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> <italic>with a measurable function</italic> <inline-formula><mml:math id="M149"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo></mml:math></inline-formula> <italic>that depends on</italic> <inline-formula><mml:math id="M150"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <italic>then</italic></p>
<disp-formula id="E39"><label>(25)</label><mml:math id="M151"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003BC;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>|</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003BC;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mo stretchy="true">&#x02016;</mml:mo><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mo stretchy="true">&#x02016;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mo>&#x003BC;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>for any Borel probability measure</italic> &#x003BC; <italic>on</italic> <inline-formula><mml:math id="M152"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Proof</bold>. Since <italic>f</italic><sub>&#x003C1;</sub>(<italic>x</italic>) is the conditional mean of <italic>y</italic> given <inline-formula><mml:math id="M153"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we have from <inline-formula><mml:math id="M154"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that <inline-formula><mml:math id="M155"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Hence,</p>
<disp-formula id="E40"><mml:math id="M156"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BC;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BC;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Thus, along with the inner-product expression</p>
<disp-formula id="E41"><mml:math id="M157"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003BC;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003BC;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003BC;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02329;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x000B7;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0232A;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003BC;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>the above equality yields the desired result (25). This completes the proof of Lemma 2. &#x025A1;</p>
<p>We are now ready to prove the two main results of the paper.</p>
<p><bold>Proof of Theorem 1</bold>. We divide the proof into four steps, namely: error decomposition, sampling error estimation, approximation error estimation, and learning rate deduction.</p>
<p><italic>Step 1: Error decomposition</italic>. Let &#x01E22;<sub><bold>k,j</bold></sub> be the set of interior points of <italic>H</italic><sub><bold>k,j</bold></sub>. For arbitrarily fixed <bold>k</bold>&#x02032;, <bold>j</bold>&#x02032; and <inline-formula><mml:math id="M158"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, it follows from (21) that</p>
<disp-formula id="E42"><mml:math id="M159"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x02115;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x02115;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003B6;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:munderover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>If, in addition, for each <italic>i</italic> &#x02208; {1, &#x02026;, <italic>m</italic>}, <italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x02208; &#x01E22;<sub><bold>k,j</bold></sub> for some <inline-formula><mml:math id="M160"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, then from (12) we have</p>
<disp-formula id="E43"><label>(26)</label><mml:math id="M161"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>In view of Assumption 2, for an arbitrary subset <italic>A</italic> &#x02282; <italic>R</italic><sup><italic>D</italic></sup>, &#x003BB;<sub><italic>G</italic></sub>(<italic>A</italic>) &#x0003D; 0 implies &#x003C1;<sub><italic>X</italic></sub>(<italic>A</italic>) &#x0003D; 0, where &#x003BB;<sub><italic>G</italic></sub>(<italic>A</italic>) denotes the Riemannian measure of <italic>A</italic>. In particular, for <italic>A</italic> &#x0003D; <italic>H</italic><sub><bold>k,j</bold></sub>\&#x01E22;<sub><bold>k,j</bold></sub> in the above analysis, we have &#x003C1;<sub><italic>X</italic></sub>(<italic>H</italic><sub><bold>k,j</bold></sub>\&#x01E22;<sub><bold>k,j</bold></sub>) &#x0003D; 0, which implies that (26) almost surely holds. Next, set</p>
<disp-formula id="E44"><label>(27)</label><mml:math id="M162"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then it follows from Lemma 2, with &#x003BC; &#x0003D; &#x003C1;<sub><italic>X</italic></sub>, that</p>
<disp-formula id="E45"><label>(28)</label><mml:math id="M163"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In what follows, the two terms on the right-hand side of (28) will be called sampling error and approximation error, respectively.</p>
<p><italic>Step 2: Sampling error estimation</italic>. Due to Assumption 2, we have</p>
<disp-formula id="E46"><label>(29)</label><mml:math id="M164"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>On the other hand, (26) and (27) together imply that</p>
<disp-formula id="E47"><mml:math id="M165"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></disp-formula>
<p>almost surely for <italic>x</italic> &#x02208; &#x01E22;<sub><bold>k,j</bold></sub>, and that</p>
<disp-formula id="E48"><mml:math id="M166"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>&#x0007C;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>Y</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x0007B;</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0007D;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x1D53C;[<italic>y</italic><sub><italic>i</italic></sub>|<italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub>] &#x0003D; <italic>f</italic><sub>&#x003C1;</sub>(<italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub>) in the second equality, <inline-formula><mml:math id="M167"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and |<italic>y</italic><sub><italic>i</italic></sub>| &#x02264; <italic>M</italic> holds almost surely in the inequality. It then follows from Lemma 1 and Assumption 2 that</p>
<disp-formula id="E49"><mml:math id="M168"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>This, together with (29), implies that</p>
<disp-formula id="E50"><label>(30)</label><mml:math id="M169"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x02115;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x02115;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>Step 3: Approximation error estimation</italic>. According to Assumption 2, we have</p>
<disp-formula id="E51"><label>(31)</label><mml:math id="M170"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x02115;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x02115;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>For <italic>x</italic> &#x02208; &#x01E22;<sub><bold>k,j</bold></sub>, it follows from Assumption 1, (26) and (27) that</p>
<disp-formula id="E52"><mml:math id="M171"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>almost surely holds. We then have, from (10) and <inline-formula><mml:math id="M172"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, that</p>
<disp-formula id="E53"><mml:math id="M173"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>Now, since <inline-formula><mml:math id="M174"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>, we obtain</p>
<disp-formula id="E54"><mml:math id="M175"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>so that</p>
<disp-formula id="E55"><mml:math id="M176"><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>holds almost surely. Inserting the above estimate into (31), we obtain</p>
<disp-formula id="E56"><label>(32)</label><mml:math id="M177"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mi>H</mml:mi><mml:mo>&#x002D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>Step 4: Learning rate deduction</italic>. Inserting (32) and (30) into (28), we obtain</p>
<disp-formula id="E57"><mml:math id="M178"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Since <italic>n</italic> &#x0003D; &#x02308;<italic>m</italic><sup>1/(2<italic>s</italic>&#x0002B;<italic>d</italic>)</sup>&#x02309;, we have</p>
<disp-formula id="E58"><mml:math id="M179"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula>
<p>with</p>
<disp-formula id="E59"><mml:math id="M180"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>As <italic>q</italic><sup>&#x0002A;</sup> depends only on <inline-formula><mml:math id="M181"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <italic>C</italic><sub>1</sub> is independent of <italic>m</italic> or <italic>n</italic>. This completes the proof of Theorem 1. &#x025A1;</p>
<p><bold>Proof of Theorem 2</bold>. As in the proof of Theorem 1, we divide this proof into four steps.</p>
<p><italic>Step 1: Error decomposition</italic>. From (17), we have</p>
<disp-formula id="E60"><label>(33)</label><mml:math id="M182"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M183"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo></mml:math></inline-formula> is a function defined for <inline-formula><mml:math id="M184"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by</p>
<disp-formula id="E61"><label>(34)</label><mml:math id="M185"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003A6;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and <italic>h</italic><sub><bold>x</bold></sub>(<italic>x, u</italic>) &#x0003D; 0 when the denominator vanishes. Define <inline-formula><mml:math id="M186"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>&#x0211D;</mml:mo></mml:math></inline-formula> by</p>
<disp-formula id="E62"><label>(35)</label><mml:math id="M187"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Then it follows from Lemma 2 with &#x003BC; &#x0003D; &#x003C1;<sub><italic>X</italic></sub>, that</p>
<disp-formula id="E63"><label>(36)</label><mml:math id="M188"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In what follows, the terms on the right-hand side of (36) will be called sampling error and approximation error, respectively. By (21), for each <inline-formula><mml:math id="M189"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <italic>i</italic> &#x02208; {1, &#x022EF;&#x000A0;, <italic>m</italic>}, we have &#x003A6;<sub><bold>k,j</bold></sub>(<italic>x, x</italic><sub><italic>i</italic></sub>) &#x0003D; <italic>I</italic><sub><italic>H</italic><sub><bold>k,j</bold></sub></sub>(<italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub>)<italic>N</italic><sub>3, <bold>k, j</bold></sub>(<italic>x</italic>) &#x0003D; <italic>I</italic><sub><italic>H</italic><sub><bold>k,j</bold></sub></sub>(<italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub>) for (<bold>j, k</bold>) &#x02208; &#x0039B;<sub><italic>x</italic></sub> and &#x003A6;<sub><bold>k,j</bold></sub>(<italic>x, x</italic><sub><italic>i</italic></sub>) &#x0003D; 0 for (<bold>j, k</bold>) &#x02209; &#x0039B;<sub><italic>x</italic></sub>, where &#x0039B;<sub><italic>x</italic></sub> is defined by (13). This, together with (35), (33), and (34), yields</p>
<disp-formula id="E64"><label>(37)</label><mml:math id="M190"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E65"><label>(38)</label><mml:math id="M191"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <inline-formula><mml:math id="M192"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p><italic>Step 2: Sampling error estimation</italic>. First consider</p>
<disp-formula id="E66"><label>(39)</label><mml:math id="M193"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x02115;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x02115;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent='true'><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>For each <italic>x</italic> &#x02208; <italic>H</italic><sub><bold>k,j</bold></sub>, since &#x1D53C;[<italic>y</italic>|<italic>x</italic>] &#x0003D; <italic>f</italic><sub>&#x003C1;</sub>(<italic>x</italic>), it follows from (37) and |<italic>y</italic>| &#x02264; <italic>M</italic> that</p>
<disp-formula id="E67"><mml:math id="M194"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathsize="1.19em"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle mathsize="1.19em"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>holds almost surely. Since <inline-formula><mml:math id="M195"><mml:munderover accentunder="false" accent="false"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we apply the Schwarz inequality to <inline-formula><mml:math id="M196"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to obtain</p>
<disp-formula id="E68"><mml:math id="M197"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>x</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msubsup><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x0007B;</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>Z</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x0003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0007D;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Thus, from Lemma 1 and (14) we have</p>
<disp-formula id="E69"><mml:math id="M198"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="true">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>x</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>This, along with (39), implies that</p>
<disp-formula id="E70"><label>(40)</label><mml:math id="M199"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x02115;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>Step 3 Approximation error estimation</italic>. For each <inline-formula><mml:math id="M200"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, set</p>
<disp-formula id="E71"><mml:math id="M201"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="E72"><mml:math id="M202"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and observe that</p>
<disp-formula id="E73"><label>(41)</label><mml:math id="M203"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi></mml:msub><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Let us first consider <inline-formula><mml:math id="M204"><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as follows. Since <inline-formula><mml:math id="M205"><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M206"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, we have, from |<italic>f</italic><sub>&#x003C1;</sub>(<italic>x</italic>)| &#x02264; <italic>M</italic>, that</p>
<disp-formula id="E74"><mml:math id="M207"><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>On the other hand, since</p>
<disp-formula id="E75"><mml:math id="M208"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>it follows from the elementary inequality</p>
<disp-formula id="E76"><mml:math id="M209"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>that</p>
<disp-formula id="E77"><label>(42)</label><mml:math id="M210"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x02115;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x02115;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:msup><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:msup></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0222A;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x02115;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x02115;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x02115;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x000D7;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mo>&#x02115;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msup><mml:msub><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>)</mml:mtext><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02217;</mml:mo></mml:msup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We next consider <inline-formula><mml:math id="M211"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. Let <inline-formula><mml:math id="M212"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfy <inline-formula><mml:math id="M213"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Then <italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x02208; <italic>H</italic><sub><italic>x</italic></sub>: &#x0003D; &#x0222A;<sub>(<bold>j, k</bold>)&#x02208;<sub>&#x0039B;</sub><sub><italic>x</italic></sub></sub><italic>H</italic><sub><bold>k,j</bold></sub> at least for some <italic>i</italic> &#x02208; {1, 2, &#x02026;, <italic>m</italic>}. For those <italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x02209; <italic>H</italic><sub><italic>x</italic></sub>, we have <inline-formula><mml:math id="M214"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, so that</p>
<disp-formula id="E78"><mml:math id="M215"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For <italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x02208; <italic>H</italic><sub><italic>x</italic></sub>, we have <italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x02208; <italic>H</italic><sub><bold>k,j</bold></sub> for some (<bold>j, k</bold>) &#x02208; &#x0039B;<sub><italic>x</italic></sub>. But <italic>x</italic> &#x02208; <italic>H</italic><sub><bold>k,j</bold></sub>, so that</p>
<disp-formula id="E79"><mml:math id="M216"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>But (10) implies that</p>
<disp-formula id="E80"><mml:math id="M217"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo class="qopname">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder></mml:mstyle><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02032;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Hence, for <inline-formula><mml:math id="M218"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math id="M219"><mml:munder class="msub"><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, we have</p>
<disp-formula id="E81"><mml:math id="M220"><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>k</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>j</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>and threby</p>
<disp-formula id="E82"><label>(43)</label><mml:math id="M221"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x0222B;</mml:mo><mml:mi mathvariant='-tex-caligraphic'>X</mml:mi></mml:msub><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>E</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>F</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy='true'>&#x002DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo stretchy="false">&#x0007C;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mo>&#x0039B;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>k</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant='bold' mathsize='normal'><mml:mi>j</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003C1;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msup><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Therefore, putting (42) and (43) into (41), we have</p>
<disp-formula id="E83"><label>(44)</label><mml:math id="M222"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mover accent="false"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>&#x0007E;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p><italic>Step 4: Learning rate deduction</italic>. By inserting (40) and (44) into (36), we obtain</p>
<disp-formula id="E84"><mml:math id="M223"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Hence, in view of <italic>n</italic> &#x0003D; &#x02308;<italic>m</italic><sup>1/(2<italic>s</italic>&#x0002B;<italic>d</italic>)</sup>&#x02309;, we have</p>
<disp-formula id="E85"><mml:math id="M224"><mml:mstyle mathvariant="bold"><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>F</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x003C1;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:math></disp-formula>
<p>with</p>
<disp-formula id="E86"><mml:math id="M225"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<p>This completes the proof of Theorem 2, since <italic>q</italic><sup>&#x0002A;</sup> depends only on <inline-formula><mml:math id="M226"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="-tex-caligraphic">X</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, so that <italic>C</italic><sub>2</sub> is independent of <italic>m</italic> or <italic>n</italic>. &#x025A1;</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author contributions</title>
<p>All authors listed have made a substantial, direct and intellectual contribution to the work, and approved it for publication.</p>
<sec>
<title>Conflict of interest statement</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>
</body>
<back>
<ack><p>The research of CC is partially supported by U.S. ARO Grant W911NF-15-1-0385, Hong Kong Research Council (Grant No. 12300917), and Hong Kong Baptist University (Grant No. HKBU-RC-ICRS/16-17/03). The research of S-BL is partially supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61502342). The work of D-XZ is supported partially by the Research Grants Council of Hong Kong [Project No. CityU 11303915] and by National Natural Science Foundation of China under Grant 11461161006. Part of the work was done during the third author&#x00027;s visit to Shanghai Jiaotong University (SJTU), for which the support from SJTU and the Ministry of Education is greatly appreciated.</p>
</ack>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hinton</surname> <given-names>GE</given-names></name> <name><surname>Osindero</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Teh</surname> <given-names>YW</given-names></name></person-group>. <article-title>A fast learning algorithm for deep belief netws</article-title>. <source>Neural Comput.</source> (<year>2006</year>) <volume>18</volume>:<fpage>1527</fpage>&#x02013;<lpage>54</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1162/neco.2006.18.7.1527</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">16764513</pub-id></citation></ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chui</surname> <given-names>CK</given-names></name> <name><surname>Li</surname> <given-names>X</given-names></name></person-group>. <article-title>Approximation by ridge functions and neural networks with one hidden layer</article-title>. <source>J Approx Theory</source> (<year>1992</year>) <volume>70</volume>:<fpage>131</fpage>&#x02013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0021-9045(92)90081-X</pub-id></citation></ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Cybenko</surname> <given-names>G</given-names></name></person-group>. <article-title>Approimation by superpositions of a sigmoid function</article-title>. <source>Math Control Signals Syst.</source> (<year>1989</year>) <volume>2</volume>:<fpage>303</fpage>&#x02013;<lpage>14</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF02551274</pub-id></citation></ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Funahashi</surname> <given-names>KI</given-names></name></person-group>. <article-title>On the approximate realization of continuous mappings by neural networks</article-title>. <source>Neural Netw.</source> (<year>1989</year>) <volume>2</volume>:<fpage>183</fpage>&#x02013;<lpage>92</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0893-6080(89)90003-8</pub-id></citation></ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lippmann</surname> <given-names>RP</given-names></name></person-group>. <article-title>An introduction to computing with neural nets</article-title>. <source>IEEE ASSP Mag.</source> (<year>1987</year>) <volume>4</volume>:<fpage>4</fpage>&#x02013;<lpage>22</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/MASSP.1987.1165576</pub-id></citation></ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Krizhevsky</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Sutskever</surname> <given-names>I</given-names></name> <name><surname>Hinton</surname> <given-names>GE</given-names></name></person-group>. <article-title>Imagenet classification with deep convolutional neural networks</article-title>. In: <source>Neural Information Processing Systems</source>. <publisher-loc>Granada</publisher-loc> (<year>2012</year>). <fpage>p. 1105</fpage>&#x02013;<lpage>2097</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lee</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Pham</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Largman</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Ng</surname> <given-names>AY</given-names></name></person-group>. <article-title>Unsupervised feature learning for audio classification using convolutional deep belief networks</article-title>. In: <source>Neural Information Processing Systems</source>. <publisher-loc>Vancouver, BC</publisher-loc> (<year>2010</year>). <fpage>p. 469</fpage>&#x02013;<lpage>477</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chui</surname> <given-names>CK</given-names></name> <name><surname>Li</surname> <given-names>X</given-names></name> <name><surname>Mhaskar</surname> <given-names>HN</given-names></name></person-group>. <article-title>Neural networks for localized approximation</article-title>. <source>Math Comput.</source> (<year>1994</year>) <volume>63</volume>:<fpage>607</fpage>&#x02013;<lpage>23</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/S0025-5718-1994-1240656-2</pub-id></citation></ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Eldan</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Shamir</surname> <given-names>O</given-names></name></person-group>. <article-title>The power of depth for feedforward neural networks</article-title>. In: <source>Conference on Learning Theory</source>. <publisher-loc>New York, NY</publisher-loc> (<year>2016</year>). <fpage>p. 907</fpage>&#x02013;<lpage>940</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mhaskar</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Poggio</surname> <given-names>T</given-names></name></person-group>. <article-title>Deep vs shallow networks: an approximation theory perspective</article-title>. <source>Anal Appl.</source> (<year>2006</year>) <volume>14</volume>:<fpage>829</fpage>&#x02013;<lpage>48</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0219530516400042</pub-id></citation></ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Poggio</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Mhaskar</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Rosasco</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Miranda</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>Liao</surname> <given-names>Q</given-names></name></person-group>. <article-title>Why and when can deep-but not shallow-networks avoid the curse of dimensionality: a review</article-title>. <source>Int J Auto Comput.</source> (<year>2017</year>) <volume>14</volume>:<fpage>503</fpage>&#x02013;<lpage>19</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11633-017-1054-2</pub-id></citation></ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Raghu</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Poole</surname> <given-names>B</given-names></name> <name><surname>Kleinberg</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Ganguli</surname> <given-names>S</given-names></name> <name><surname>Sohl-Dickstein</surname> <given-names>J</given-names></name></person-group>. <article-title>On the expressive power of deep neural networks</article-title>. In: <source>Proceedings of the 34th International Conference on Machine Learning, PMLR</source>, <volume>Vol. 70</volume> (<year>2017</year>), <fpage>p. 2847</fpage>-<lpage>54</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Shaham</surname> <given-names>U</given-names></name> <name><surname>Cloninger</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Coifman</surname> <given-names>RR</given-names></name></person-group>. <article-title>Provable approximation properties for deep neural networks</article-title>. <source>Appl Comput Harmon Anal.</source> (<year>2018</year>) <volume>44</volume>:<fpage>537</fpage>&#x02013;<lpage>57</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.acha.2016.04.003</pub-id></citation></ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Telgarsky</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Benefits of depth in neural networks</article-title>. In: <source>29th Annual Conference on Learning Theory, PMLR</source> <volume>Vol. 49</volume> (<year>2016</year>), <fpage>p. 1517</fpage>&#x02013;<lpage>39</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Cucker</surname> <given-names>F</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name></person-group>. <source>Learning Theory: An Approximation Theory Viewpoint</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>2007</year>).</citation></ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bianchini</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Scarselli</surname> <given-names>F</given-names></name></person-group>. <article-title>On the complexity of neural network classifiers: a comparison between shallow and deep architectures</article-title>, <source>IEEE Trans Neural Netw Learn Syst.</source> (<year>2014</year>) <volume>25</volume>:<fpage>1553</fpage>&#x02013;<lpage>65</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TNNLS.2013.2293637</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">25050951</pub-id></citation></ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mont&#x000FA;far</surname> <given-names>G</given-names></name> <name><surname>Pascanu</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Cho</surname> <given-names>K</given-names></name> <name><surname>Bengio</surname> <given-names>Y</given-names></name></person-group>. <article-title>On the number of linear regions of deep nerual networks</article-title>. In: <source>Neural Information Processing Systems</source>. <publisher-loc>Lake Tahoe, CA</publisher-loc> (<year>2014</year>). <fpage>p. 2924</fpage>&#x02013;<lpage>2932</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Maiorov</surname> <given-names>V</given-names></name></person-group>. <article-title>Approximation by neural networks and learning theory</article-title>. <source>J Complex.</source> (<year>2006</year>) <volume>22</volume>:<fpage>102</fpage>&#x02013;<lpage>17</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jco.2005.09.001</pub-id></citation></ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chui</surname> <given-names>CK</given-names></name> <name><surname>Mhaskar</surname> <given-names>HN</given-names></name></person-group>. <article-title>Deep nets for local manifold learning</article-title>. <source>Front Appl Math Stat.</source> (<year>2016</year>) arXiv: 1607.07110.</citation></ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Gy&#x000F6;rfy</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Kohler</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Krzyzak</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Walk</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <source>A Distribution-Free Theory of Nonparametric Regression</source>. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2002</year>).</citation></ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Bengio</surname> <given-names>Y</given-names></name></person-group>. <article-title>Learning deep architectures for AI, Found</article-title>. <source>Trends Mach Learn.</source> (<year>2009</year>) <volume>2</volume>:<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>127</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1561/2200000006</pub-id></citation></ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ye</surname> <given-names>GB</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name></person-group>. <article-title>Learning and approximation by Gaussians on Riemannian manifolds</article-title>. <source>Adv Comput Math.</source> (<year>2008</year>) <volume>29</volume>:<fpage>291</fpage>&#x02013;<lpage>310</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10444-007-9049-0</pub-id></citation></ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Basri</surname> <given-names>R</given-names></name> <name><surname>Jacobs</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <article-title>Efficient representation of low-dimensional manifolds using deep networks</article-title>. (<year>2016</year>) arXiv:1602.04723.</citation></ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>DiCarlo</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Cox</surname> <given-names>D</given-names></name></person-group>. <article-title>Untangling invariant object recognition</article-title>. <source>Trends Cogn Sci.</source> (<year>2007</year>) <volume>11</volume>:<fpage>333</fpage>&#x02013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tics.2007.06.010</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">17631409</pub-id></citation></ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>do Carmo</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <source>Riemannian Geometry</source>. <publisher-loc>Boston, MA</publisher-loc>: <publisher-name>Birkh&#x000E4;user</publisher-name> (<year>1992</year>).</citation></ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Larochelle</surname> <given-names>H</given-names></name> <name><surname>Bengio</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Louradour</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Lamblin</surname> <given-names>R</given-names></name></person-group>. <article-title>Exploring strategies for training deep neural networks</article-title>. <source>J Mach Learn Res.</source> (<year>2009</year>) <volume>10</volume>:<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>40</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chang</surname> <given-names>X</given-names></name> <name><surname>Lin</surname> <given-names>SB</given-names></name> <name><surname>Wang</surname> <given-names>Y</given-names></name></person-group>. <article-title>Divide and conquer local average regression</article-title>. <source>Electron J Stat</source>. (<year>2017</year>) <volume>11</volume>:<fpage>1326</fpage>&#x02013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1214/17-EJS1265</pub-id></citation></ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Christmann</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name></person-group>. <article-title>On the robustness of regularized pairwise learning methods based on kernels</article-title>. <source>J Complex.</source> (<year>2017</year>) <volume>37</volume>:<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>33</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jco.2016.07.001</pub-id></citation></ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Fan</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Hu</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Wu</surname> <given-names>Q</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name></person-group>. <article-title>Consistency analysis of an empirical minimum error entropy algorithm</article-title>. <source>Appl Comput Harmon Anal.</source> (<year>2016</year>) <volume>41</volume>:<fpage>164</fpage>&#x02013;<lpage>89</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.acha.2014.12.005</pub-id></citation></ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Guo</surname> <given-names>ZC</given-names></name> <name><surname>Xiang</surname> <given-names>DH</given-names></name> <name><surname>Guo</surname> <given-names>X</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name></person-group>. <article-title>Thresholded spectral algorithms for sparse approximations</article-title> <source>Anal Appl.</source> (<year>2017</year>) <volume>15</volume>:<fpage>433</fpage>&#x02013;<lpage>55</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0219530517500026</pub-id></citation></ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hu</surname> <given-names>T</given-names></name> <name><surname>Fan</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Wu</surname> <given-names>Q</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name></person-group>. <article-title>Regularization schemes for minimum error entropy principle</article-title>. <source>Anal Appl.</source> (<year>2015</year>) <volume>13</volume>:<fpage>437</fpage>&#x02013;<lpage>55</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0219530514500110</pub-id></citation></ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kohler</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Krzy&#x0017C;ak</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Adaptive regression estimation with multilayer feedforward neural networks</article-title>. <source>J Nonparametr Stat.</source> (<year>2005</year>) <volume>17</volume>:<fpage>891</fpage>&#x02013;<lpage>913</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/10485250500309608</pub-id></citation></ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lin</surname> <given-names>SB</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name></person-group>. <article-title>Distributed kernel-based gradient descent algorithms</article-title>. <source>Constr Approx.</source> (<year>2018</year>) <volume>47</volume>:<fpage>249</fpage>&#x02013;<lpage>76</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00365-017-9379-1</pub-id></citation></ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Shi</surname> <given-names>L</given-names></name> <name><surname>Feng</surname> <given-names>YL</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name></person-group>. <article-title>Concentration estimates for learning with <italic>l</italic><sub>1</sub>-regularizer and data dependent hypothesis spaces</article-title>. <source>Appl Comput Harmon Anal.</source> (<year>2011</year>) <volume>31</volume>:<fpage>286</fpage>&#x02013;<lpage>302</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.acha.2011.01.001</pub-id></citation></ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Wu</surname> <given-names>Q</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name></person-group>. <article-title>Learning with sample dependent hypothesis space</article-title>. <source>Comput Math Appl.</source> (<year>2008</year>) <volume>56</volume>:<fpage>2896</fpage>&#x02013;<lpage>907</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.camwa.2008.09.014</pub-id></citation></ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Shi</surname> <given-names>L</given-names></name></person-group>. <article-title>Learning theory estimates for coefficient-based regularized regression</article-title>. <source>Appl Comput Harmon Anal.</source> (<year>2013</year>) <volume>34</volume>:<fpage>252</fpage>&#x02013;<lpage>65</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.acha.2012.05.001</pub-id></citation></ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name> <name><surname>Jetter</surname> <given-names>K</given-names></name></person-group>. <article-title>Approximation with polynomial kernels and SVM classifiers</article-title>. <source>Adv Comput Math.</source> (<year>2006</year>) <volume>25</volume>:<fpage>323</fpage>&#x02013;<lpage>44</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10444-004-7206-2</pub-id></citation></ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Meister</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Steinwart</surname> <given-names>I</given-names></name></person-group>. <article-title>Optimal learning rates for localized SVMs</article-title>. <source>J Mach Learn Res.</source> (<year>2016</year>) <volume>17</volume>:<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>44</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Erhan</surname> <given-names>D</given-names></name> <name><surname>Bengio</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Courville</surname> <given-names>A</given-names></name> <name><surname>Manzagol</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Vincent</surname> <given-names>P</given-names></name> <name><surname>Bengio</surname> <given-names>S</given-names></name></person-group>. <article-title>Why does unsupervised pre-training help deep learning?</article-title> <source>J Mach Learn Res</source>. (<year>2010</year>) <volume>11</volume>:<fpage>625</fpage>&#x02013;<lpage>60</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Goodfellow</surname> <given-names>I</given-names></name> <name><surname>Bengio</surname> <given-names>Y</given-names></name> <name><surname>Courville</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <source>Deep Learning</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>MIT Press</publisher-name> (<year>2016</year>).</citation></ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chui</surname> <given-names>CK</given-names></name> <name><surname>Li</surname> <given-names>X</given-names></name> <name><surname>Mhaskar</surname> <given-names>HN</given-names></name></person-group>. <article-title>Limitations of the approximation capabilities of neural networks with one hidden layer</article-title>. <source>Adv Comput Math.</source> (<year>1996</year>) <volume>5</volume>:<fpage>233</fpage>&#x02013;<lpage>43</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF02124745</pub-id></citation></ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Maiorov</surname> <given-names>V</given-names></name> <name><surname>Pinkus</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Lower bounds for approximation by MLP neural networks</article-title>. <source>Neurocomputing</source> (<year>1999</year>) <volume>25</volume>:<fpage>81</fpage>&#x02013;<lpage>91</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0925-2312(98)00111-8</pub-id></citation></ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lin</surname> <given-names>SB</given-names></name></person-group>. <article-title>Limitations of shallow nets approximation</article-title>. <source>Neural Netw.</source> (<year>2017</year>) <volume>94</volume>:<fpage>96</fpage>&#x02013;<lpage>102</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.neunet.2017.06.016</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">28755618</pub-id></citation></ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Mhaskar</surname> <given-names>H</given-names></name></person-group>. <article-title>Approximation properties of a multilayered feedforward artificial neural network</article-title>. <source>Adv Comput Math.</source> (<year>1993</year>) <volume>1</volume>:<fpage>61</fpage>&#x02013;<lpage>80</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF02070821</pub-id></citation></ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ye</surname> <given-names>GB</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name></person-group>. <article-title>SVM learning and <italic>L<sup>p</sup></italic> approximation by Gaussians on Riemannian manifolds</article-title>. <source>Anal Appl.</source> (<year>2009</year>) <volume>7</volume>:<fpage>309</fpage>&#x02013;<lpage>39</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/S0219530509001384</pub-id></citation></ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kohler</surname> <given-names>M</given-names></name> <name><surname>Krzyzak</surname> <given-names>A</given-names></name></person-group>. <article-title>Nonparametric regression based on hierarchical interaction models</article-title>. <source>IEEE Trans Inform. Theory</source> (<year>2017</year>) <volume>63</volume>:<fpage>1620</fpage>&#x02013;<lpage>30</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIT.2016.2634401</pub-id></citation></ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Lin</surname> <given-names>SB</given-names></name> <name><surname>Guo</surname> <given-names>X</given-names></name> <name><surname>Zhou</surname> <given-names>DX</given-names></name></person-group>. <article-title>Distributed learning with least square regularization</article-title>. <source>J Mach Learn Res.</source> (<year>2017</year>) <volume>18</volume>:<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>31</lpage>.</citation></ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zhang</surname> <given-names>YC</given-names></name> <name><surname>Duchi</surname> <given-names>J</given-names></name> <name><surname>Wainwright</surname> <given-names>M</given-names></name></person-group>. <article-title>Divide and conquer kernel ridge regression: a distributed algorithm with minimax optimal rates</article-title>. <source>J Mach Learn Res.</source> (<year>2015</year>) <volume>16</volume>:<fpage>3299</fpage>&#x02013;<lpage>340</lpage>.</citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>
