<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">565372</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2020.565372</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Model of Continuous Random Cascade Processes in Financial Markets</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Maskawa et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Random Cascade</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Maskawa</surname>
<given-names>Jun-ichi</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/870053/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Kuroda</surname>
<given-names>Koji</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<label>
<sup>1</sup>
</label>Department of Economics, Seijo University, <addr-line>Tokyo</addr-line>, <country>Japan</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<label>
<sup>2</sup>
</label>Graduate School of Integrated Basic Sciences, Nihon University, <addr-line>Tokyo</addr-line>, <country>Japan</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/73001/overview">Wei-Xing Zhou</ext-link>, East China University of Science and Technology, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/72779/overview">Haroldo V. Ribeiro</ext-link>, State University of Maring&#xe1;, Brazil</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1025232/overview">Joachim Peinke</ext-link>, University of Oldenburg, Germany</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Jun-ichi Maskawa, <email>maskawa@seijo.ac.jp</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Social Physics, a section of the journal Frontiers in Physics</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>27</day>
<month>11</month>
<year>2020</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2020</year>
</pub-date>
<volume>8</volume>
<elocation-id>565372</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>25</day>
<month>05</month>
<year>2020</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>29</day>
<month>10</month>
<year>2020</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x00A9; 2020 Maskawa and Kuroda</copyright-statement>
<copyright-holder>Maskawa and Kuroda</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 <ext-link ext-link-type="uri" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution License (CC BY)</ext-link>. The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>This article presents a continuous cascade model of volatility formulated as a stochastic differential equation. Two independent Brownian motions are introduced as random sources triggering the volatility cascade: one multiplicatively combines with volatility; the other does so additively. Assuming that the latter acts perturbatively on the system, the model parameters are estimated by the application to an actual stock price time series. Numerical calculation of the Fokker&#x2013;Planck equation derived from the stochastic differential equation is conducted using the estimated values of parameters. The results reproduce the probability density function of the empirical volatility, the multifractality of the time series, and other empirical facts.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>Fokker&#x2013;Planck equation</kwd>
<kwd>intermittency</kwd>
<kwd>Langevin equation</kwd>
<kwd>Markovian process</kwd>
<kwd>multifractal</kwd>
</kwd-group>
<counts>
<page-count count="0"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>Introduction</title>
<p>In financial time series, past coarse-grained measures of volatility correlate better to future fine-scale volatility than the reverse process. Such a causal structure of financial time series was first reported by M&#xfc;ller et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. Since then, the causal structure between time scales, the flow of information from a long-term to a short-term scale, was investigated empirically in financial markets; it has been supported by multiple studies [<xref ref-type="bibr" rid="B2 B3">2, 3</xref>] as a stylized fact of financial time series [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]. The asymmetric flow of information resembles an energy cascade found in conditions of turbulence. In a developed turbulent flow, the energy injected from the outside at macroscopic spatial scales is transferred to smaller scales and finally dissipated as heat at microscopic spatial scales [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. Gashghaie et al. investigated details of the self-similar transformation rule of the probability density function of price fluctuations and the nonlinear scaling law of the structure function (<italic>n</italic>th moment of fluctuations), signifying the multifractality of the time series, in their study of the time series of foreign exchange. They pointed out the similarity of price changes in the financial time series to the velocity difference between two spatial points in turbulence [<xref ref-type="bibr" rid="B10 B11">10, 11</xref>]. The intermittency in turbulence is a phenomenon characterized by the sudden temporal change of the statistical feature of fluctuations and the spatial coexistence of large and small fluctuations. Such intermittency, which is frequently encountered in heterogeneous complex systems, is well known in financial markets as volatility clustering [<xref ref-type="bibr" rid="B4 B12">4, 12</xref>]. Intermittency at each time scale produces a characteristic hierarchical structure designated as multifractality [<xref ref-type="bibr" rid="B8 B9">8, 9</xref>].</p>
<p>In the developed turbulence, the process by which mechanically generated vortices on a macroscale deform and destabilize according to the Navier&#x2013;Stokes equation and then split into smaller vortices is regarded as an energy cascade. A similar idea of modeling multifractal time series by a recursive random multiplication process from a coarse-grained scale to a microscopic scale has offered an attractive means of describing financial time series [<xref ref-type="bibr" rid="B13 B14">13, 14</xref>]. Chen et al. verified the statistics of multiplier factors in the random multiplication process of turbulent flow by empirical studies using measured data and numerical experiments of Navier&#x2013;Stokes equations [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. Results show that the multiplier factors connecting two adjacent layers follow a Cauchy distribution in which all moments diverge and show that they are not independent. They show strongly negative correlation between the multiplier factors of adjacent layers. The authors verified the statistics of multipliers calculated backward from actual stock price fluctuations, finding a Cauchy distribution of multiplier factors and also the strongly negative correlation between the multiplier factors in financial markets. Results show that the discrete cascade model using the random multiplication process did not reproduce the statistical property of the multiplier factors. Therefore, as an alternative model, a discrete random multiplicative cascade process with additional additive stochastic processes [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>], or a model formulated as the Fokker&#x2013;Planck equation considering the cascade process as a continuous Markov process [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] was proposed. Those models have been applied to stock market or foreign exchange market data, yielding empirical results including the statistics of multipliers.</p>
<p>This study examines a continuous cascade model of volatility formulated as a stochastic differential equation including two independent modes of Brownian motion: one has multiplicative coupling with volatility; the other has additive coupling as in the discrete random multiplicative cascade process with additional additive stochastic processes described above. The model parameters are estimated by its application to the stock price time series. Numerical calculation of the Fokker&#x2013;Planck equation derived from the stochastic differential equation is conducted using the estimated values of parameters resulting in successful reproduction of the pdf of the empirical volatility and the multifractality of the time series.</p>
</sec>
<sec sec-type="materials|methods" id="s2">
<title>Materials and Methods</title>
<sec id="s2-1">
<title>Continuous Random Cascade Model</title>
<sec id="s2-1-1">
<title>Stochastic Differential Equation</title>
<p>These analyses examine the following wavelet transform of the variation of the logarithmic stock price denoted by <inline-formula id="inf1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2a;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where the function &#x3c8; is designated as the analyzing wavelet. When using the delta function <inline-formula id="inf2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the analyzing wavelet, the wavelet transform <inline-formula id="inf3">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is exactly the logarithmic return of the period <italic>s</italic>. Here, we use the second derivative of the Gaussian functions as<disp-formula id="e2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>In general, by using the <italic>n</italic>th derivative of the function having asymptotic fast decay as the analyzing wavelet, one can remove the local trend of <italic>m</italic>th order <inline-formula id="inf4">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> because the function is orthogonal to <italic>m</italic>th-order polynomials. For the second derivative of the Gaussian functions, the linear trends of <inline-formula id="inf5">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with scale <italic>s</italic> have been eliminated in the wavelet transform <inline-formula id="inf6">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>In actual financial market, the price fluctuation is nonstationary and the volatility is not observable. The quantity used herein is the absolute value of the wavelet transform <inline-formula id="inf7">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for arbitrary <inline-formula id="inf8">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a volatility proxy, where we use the variable <inline-formula id="inf9">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The quantity <inline-formula id="inf10">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is thought to be a generalization of empirical volatility, whereas the wavelet transform <inline-formula id="inf11">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is exactly the absolute value of logarithmic return when we use <inline-formula id="inf12">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>The following stochastic equation is used to start.<disp-formula id="e3">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>In that equation, <inline-formula id="inf13">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the Brownian motion. <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Equation 3</xref> expresses that the value of the quantity <inline-formula id="inf14">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at scale <inline-formula id="inf15">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is obtained stochastically from <inline-formula id="inf16">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at just a slightly larger scale &#x3bb; by multiplying the stochastic variable <inline-formula id="inf17">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The stochastic multiplier <inline-formula id="inf18">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> follows a logarithmic normal distribution <inline-formula id="inf19">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> because <inline-formula id="inf20">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. One can derive the following stochastic differential equation using <inline-formula id="inf21">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as<disp-formula id="e4">
<mml:math>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</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>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The solution is obtained easily using Ito&#x2019;s formula as [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>].<disp-formula id="e5">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The power law behavior of the <italic>q</italic>th moment <inline-formula id="inf22">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<italic>q</italic>th structure function) as a function of scale <italic>s</italic> is proved by the solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Eq. 5</xref> as follows:<disp-formula id="e6">
<mml:math>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>The multifractality of signal <inline-formula id="inf23">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for which the wavelet transform follows the stochastic <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref> is verified because the scaling exponent <inline-formula id="inf24">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a convex upward nonlinear function. However, in this model, the stochastic multiplier <inline-formula id="inf25">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> linking two scales follows the logarithmic normal distribution <inline-formula id="inf26">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. It is independent of the multiplier <inline-formula id="inf27">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> linking two adjacent scales. That result is contrary to the empirical results described in <italic>Introduction</italic>.</p>
<p>We introduce an additional additive stochastic process as we have done in the discrete cascade model. We first consider the following stochastic differential equation.<disp-formula id="e7">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>The equation is produced on the assumption that Brownian motions <inline-formula id="inf28">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf29">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are mutually independent. The first two terms correspond to <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref>. The origin of those random sources triggering volatility cascade in financial markets remains unclear.</p>
<p>To solve the stochastic differential <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref>, we consider the following stochastic differential equation:<disp-formula id="e8">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>which is the same as <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref>. Using the solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Eq. 8</xref>
<disp-formula id="e9">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>the solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref> is expressed as shown below:<disp-formula id="e10">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s2-1-2">
<title>Statistics of Multipliers</title>
<p>We have mentioned the statistics of multipliers in <italic>Introduction</italic>:<list list-type="order">
<list-item>
<p>The stochastic multiplier <inline-formula id="inf30">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> linking two different scales follows a Cauchy distribution.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>When considering the three scales <inline-formula id="inf31">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the adjacent multipliers <inline-formula id="inf32">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf33">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> show strongly negative correlation.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Here, we show property (1) and infer the existence of correlation between adjacent multipliers under some reasonable approximations. The parameter <inline-formula id="inf34">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is an important model parameter for the signal to have multifractality. As presented in a later section, in spite of the importance, the value of the parameter <inline-formula id="inf35">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is small, about <inline-formula id="inf36">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.02</mml:mn>
<mml:mtext>&#xa0;to&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.03</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in stock markets, irrespective of the stock issue. To specifically examine the role of additional stochastic processes, we investigate the 0th-order approximation of small <inline-formula id="inf37">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. When setting <inline-formula id="inf38">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Eq. 10</xref> becomes<disp-formula id="e11">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>Therefore, the difference <inline-formula id="inf39">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> follows a normal distribution.</p>
<p>
<inline-formula id="inf40">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. If one simply assumes that <inline-formula id="inf41">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> follows a normal distribution, then the ratio <inline-formula id="inf42">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of two independent stochastic variables following normal distributions follows a Cauchy distribution. So, <inline-formula id="inf43">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the same.</p>
<p>By defining the differences <inline-formula id="inf44">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf45">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the three scales <inline-formula id="inf46">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, it is readily apparent that <inline-formula id="inf47">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf48">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> show correlation. In this framework, it was difficult to show that they have strongly negative correlation. Those statistics of multipliers have also been considered in earlier work by Siefert and Peinke [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. The same result can be shown using a Fokker&#x2013;Planck equation under some approximations. In a later section, we show a similar Fokker&#x2013;Planck equation derived from the stochastic differential <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2-1-3">
<title>Relation to Discrete Random Cascade Model</title>
<p>Assuming that <inline-formula id="inf49">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is sufficiently small, then when we use the following approximation of Ito&#x2019;s stochastic integration [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>] as<disp-formula id="e12">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>we obtain the discrete random cascade equation as<disp-formula id="e13">
<mml:math>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf50">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The conditional expectation value of the square of <inline-formula id="inf51">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as the function of <inline-formula id="inf52">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>,<disp-formula id="e14">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>shows that deviation of the quadratic curve from the origin results from the parameter <inline-formula id="inf53">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as demonstrated from an empirical study in [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s2-1-4">
<title>Constraint Condition From the pdf of <inline-formula id="inf54">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</title>
<p>A remarkable feature of the probability density function (pdf) of the quantity <inline-formula id="inf55">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the coincidence of the expected value <inline-formula id="inf56">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with standard deviation <inline-formula id="inf57">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</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:math>
</inline-formula>, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> for the data examined in this study (see also <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref> for the pdf of <inline-formula id="inf58">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). It indicates the constraint condition as<disp-formula id="e15">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>Derivation of the constraint condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref> is given in <xref ref-type="sec" rid="s9">Appendix 1</xref>.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Scaling properties of <inline-formula id="inf59">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf60">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</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:math>
</inline-formula>. The expected value almost perfectly coincides with the standard deviation at all scales. The solid line represents the least-squares fit to the power law function, <inline-formula id="inf61">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>2.27</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-565372-g001.tif"/>
</fig>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Results of multifractal analysis. <bold>(A)</bold> <inline-formula id="inf90">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf91">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf92">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf93">
<mml:math>
<mml:mo>&#x2218;</mml:mo>
</mml:math>
</inline-formula>) and regression lines. <bold>(C)</bold> Scaling exponent <inline-formula id="inf94">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (solid line). The dashed blue line is the least-squares fit to the quadratic function <inline-formula id="inf95">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0.52</mml:mn>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.013</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The dotted red line <inline-formula id="inf96">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponds to Brownian motion. <bold>(D)</bold> Singular spectrum <inline-formula id="inf97">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-565372-g002.tif"/>
</fig>
<p>The additional additive stochastic process in model <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref> is expected to be a small perturbation to basic model <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref> to avoid violating multifractality. We also impose the following condition for all scales s:<disp-formula id="e16">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x3c;&#x3c;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x3c;&#x3c;</mml:mtext>
<mml:mn>1.</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The power law scaling shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>,<disp-formula id="e17">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>and condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Eq. 16</xref> show the following constraint condition:<disp-formula id="e18">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>Inserting <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq. 15</xref>, we also have the equation:<disp-formula id="e19">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>Fokker&#x2013;Planck Equation</title>
<p>We can derive the Fokker&#x2013;Planck equation for the stochastic process <inline-formula id="inf63">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> expressed by the stochastic differential <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref> as the following [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>], which is the master equation that the density of the transition probability <inline-formula id="inf64">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> follows:<disp-formula id="e20">
<mml:math>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>Therein, the functions <inline-formula id="inf65">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf66">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are defined as<disp-formula id="e21">
<mml:math>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>The <italic>k</italic>th moment of the change <inline-formula id="inf67">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> induced by the infinitesimal scale transformation <inline-formula id="inf68">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is derived as shown below:<disp-formula id="e22">
<mml:math>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x200b;</mml:mtext>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>Therein, we used the identity <inline-formula id="inf69">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Coefficients <inline-formula id="inf70">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf71">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> show a relation to the first and second moments of <inline-formula id="inf72">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the following way:<disp-formula id="e23">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>Coefficients <inline-formula id="inf73">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are designated as Kramers&#x2013;Moyal coefficients [<xref ref-type="bibr" rid="B24 B25">24, 25</xref>]. We use <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Eq. 23</xref> to estimate the function <inline-formula id="inf74">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf75">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and parameters <inline-formula id="inf76">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf77">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. To validate model <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref>, it is necessary to confirm vanishing of the <italic>k</italic>th moments for <inline-formula id="inf78">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the limit of <inline-formula id="inf79">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Renner et al. proposed almost identical equations (<xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Eq. 20</xref>) within the literature [<xref ref-type="bibr" rid="B20 B21">20, 21</xref>], in which they deal with the price change itself as an analogy of the velocity difference in turbulence [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]. They derived a Fokker&#x2013;Planck equation as a result of their empirical studies using Kramers&#x2013;Moyal expansion of the Chapman&#x2013;Kolmogorov equation, regarding the process as a Markovian process.</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>Empirical Study</title>
<sec id="s2-3-1">
<title>Data</title>
<p>We analyze the normalized average of the logarithmic stock prices of the constituent issues of the FTSE 100 Index listed on the London Stock Exchange for November 2007 through January 2009, which includes the Lehman shock of September 15, 2008 and the market crash of October 8, 2008.</p>
</sec>
<sec id="s2-3-2">
<title>Data Processing</title>
<p>First, we calculate the average deseasonalized return of each issue <inline-formula id="inf80">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which describes the average change of the portfolio as follows:<disp-formula id="e24">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf81">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf82">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively, denote the average and the standard deviation of <inline-formula id="inf83">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and where <inline-formula id="inf84">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the number of constituent stock issues (stocks). The constituents of the FTSE 100 Index are updated frequently. We selected <inline-formula id="inf85">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>111</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> stocks that remained listed on the London Stock Exchange throughout the period. Here, we set <inline-formula id="inf86">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and examine the 1-min log return. We excluded the overnight price change and specifically examine the intraday evolutions of returns. To remove the effect of intraday U-shaped patterns of market activity from the time series, the return was divided by the standard deviation of the corresponding time of the day for each issue <italic>i</italic>. Then, we cumulate <inline-formula id="inf87">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to obtain the path of process <inline-formula id="inf88">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2A</xref>) as follows:<disp-formula id="e25">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munderover>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:munderover>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>The data size <italic>L</italic> is <inline-formula id="inf89">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>17</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Regression of <inline-formula id="inf144">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(A)</bold> The standard errors are denoted by an error bar. <bold>(B)</bold> Fitting is applied to various <inline-formula id="inf145">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf146">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> combinations.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-565372-g003.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="results" id="s3">
<title>Results</title>
<sec id="s3-1">
<title>Multifractal Analysis</title>
<p>First, we analyze the multifractal properties of the path <inline-formula id="inf98">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> using an approach with wavelet-based multifractal formalism proposed by Muzy, Bacry, and Arneodo [<xref ref-type="bibr" rid="B26 B27">26, 27</xref>]. Initially, we define two mathematical terms. The H&#xf6;lder exponent <inline-formula id="inf99">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of a function <inline-formula id="inf100">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf101">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined as the largest exponent such that there exist an <italic>n</italic>th-order polynomial <inline-formula id="inf102">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and constant <italic>C</italic> that satisfy<disp-formula id="e26">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>where <italic>x</italic> in a neighborhood of <inline-formula id="inf103">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, characterizing the regularity of the function <inline-formula id="inf104">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf105">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The singular spectrum <inline-formula id="inf106">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the Hausdorff dimension of the set where the H&#xf6;lder exponent is equal to &#x3b1;, as follows:<disp-formula id="e27">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>For multifractal paths, the H&#xf6;lder exponent &#x3b1; is distributed in a range; for paths of the Brownian motion, which are fractal, <inline-formula id="inf107">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf108">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf109">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Muzy, Bacry, and Arneodo proposed the wavelet transform modulus maxima (WTMM) method based on continuous wavelet transform of function to calculate the singular spectrum <inline-formula id="inf110">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We briefly sketch the WTMM method in <xref ref-type="sec" rid="s10">Appendix 2</xref>. We calculate the partition function <inline-formula id="inf111">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the <italic>q</italic>th moment of wavelet coefficients using <xref ref-type="disp-formula" rid="e37">Eq. 37</xref> for the path of our data. Results are presented in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2B</xref>. The partition function <inline-formula id="inf112">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each order <italic>q</italic> shows power law behavior in the range of scales <inline-formula id="inf113">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Exponents <inline-formula id="inf114">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are derived by <xref ref-type="disp-formula" rid="e38">Eq. 38</xref>. <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2C</xref> shows that it is a convex function of <italic>q</italic>. Those results underscore the multifractality of the data path. The singular spectrum <inline-formula id="inf115">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> derived as the Legendre transformation of the function <inline-formula id="inf116">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">Eq. 39</xref> is a convex function that has compact support <inline-formula id="inf117">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.25</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.79</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> taking the peak at <inline-formula id="inf118">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.53</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3D</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>Parameter Estimations</title>
<sec id="s3-2-1">
<title>
<italic>a</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> and <italic>&#x3b3;</italic>
<sub>
<italic>M</italic>
</sub>
</title>
<p>Parameters <inline-formula id="inf119">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf120">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are estimated by taking the limit <inline-formula id="inf121">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the first moment <inline-formula id="inf122">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LABEL</mml:mtext>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mtext>K</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>M</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The first moment <inline-formula id="inf123">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is fitted by a linear function as follows:<disp-formula id="e28">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf124">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3A</xref>, the first moment is well fitted by a linear function. Fitting of this kind is applied to various <inline-formula id="inf125">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf126">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> combinations (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3B</xref>). Taking the limit <inline-formula id="inf127">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, one obtains, <inline-formula id="inf128">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf129">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and <inline-formula id="inf130">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf131">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4A</xref> presents examples of <inline-formula id="inf132">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and nonlinear fittings by the function <inline-formula id="inf133">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We estimate <inline-formula id="inf134">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by <inline-formula id="inf135">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each line. The result is presented in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4B</xref>. The solid line is the least-squares fit <inline-formula id="inf136">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to a power law function as follows:<disp-formula id="e29">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1.50</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.41</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0.58</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>where the standard errors are in parentheses. The estimated exponent <inline-formula id="inf137">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.58</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.11</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is consistent with the constraint condition (<xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref>) within the standard error. By a similar extrapolation <inline-formula id="inf138">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we estimate <inline-formula id="inf139">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 5A</xref> presents examples of <inline-formula id="inf140">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and nonlinear fittings. We estimate <inline-formula id="inf141">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by <inline-formula id="inf142">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each line. The result is presented in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5B</xref>. We estimate the parameter <inline-formula id="inf143">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by the average value weighted by the reciprocals of the standard errors as follows:<disp-formula id="e30">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.64</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.21</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>where the standard error is the value in the parenthesis.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Estimation of the parameter <inline-formula id="inf147">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(A)</bold> The parameter <inline-formula id="inf148">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> obtained by the regressions shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> and nonlinear fitting <inline-formula id="inf149">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The standard errors of regression <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">Eq. 28</xref> are denoted by an error bar. <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf150">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see the text). The standard errors of nonlinear fittings are denoted by an error bar. The solid line shows the least-squares fit of <inline-formula id="inf151">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to the power law function.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-565372-g004.tif"/>
</fig>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Estimation of the parameter <inline-formula id="inf152">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(A)</bold> The parameter <inline-formula id="inf153">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> obtained by the regressions shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> and nonlinear fitting <inline-formula id="inf154">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The standard errors of regression <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">Eq. 28</xref> are denoted by an error bar. <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf155">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see the text). Standard errors of nonlinear fittings are denoted by an error bar.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-565372-g005.tif"/>
</fig>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Regression of <inline-formula id="inf180">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> against <inline-formula id="inf181">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(A)</bold> Standard errors are denoted by an error bar. <bold>(B)</bold> Fitting is applied to various <inline-formula id="inf182">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf183">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> combinations.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-565372-g006.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-2-2">
<title>
<italic>b</italic>
<sub>
<italic>A</italic>
</sub> and <italic>&#x3c3;</italic>
<sub>
<italic>M</italic>
</sub>
</title>
<p>Similarly, we estimate parameters <inline-formula id="inf156">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf157">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by taking the limit <inline-formula id="inf158">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the second moment <inline-formula id="inf159">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtext>LABEL</mml:mtext>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mtext>K</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>M</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The second moment <inline-formula id="inf160">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is fitted by a quadratic function (a regression against <inline-formula id="inf161">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) as follows:<disp-formula id="e31">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6A</xref>, the second moment is well fitted by a quadratic function. Fitting of this kind is applied to various <inline-formula id="inf162">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf163">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> combinations (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6B</xref>). Taking the limit <inline-formula id="inf164">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, one obtains <inline-formula id="inf165">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf166">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>lim</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7A</xref> presents examples of <inline-formula id="inf167">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and nonlinear fitting by the function <inline-formula id="inf168">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We estimate <inline-formula id="inf169">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each line by <inline-formula id="inf170">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The result is presented in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7B</xref>. The solid line is the least-squares fit <inline-formula id="inf171">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to a power law function as follows:<disp-formula id="e32">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1.67</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.56</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1.26</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.13</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>where the standard errors are in parentheses. The estimated exponent <inline-formula id="inf172">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.26</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.13</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is slightly higher than the constraint condition (<xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq 18</xref>) <inline-formula id="inf173">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). However, it is acceptable with accuracy. By a similar extrapolation <inline-formula id="inf174">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mtext>log</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we estimate <inline-formula id="inf175">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8A</xref> presents an example of <inline-formula id="inf176">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. and an estimate <inline-formula id="inf177">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by <inline-formula id="inf178">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>exp</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for each line. The result is shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8B</xref>. We estimate parameter <inline-formula id="inf179">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by the average value weighted by the reciprocals of the standard errors.<disp-formula id="e33">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.03</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>Therein, the standard error is in the parenthesis.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Estimation of the parameter <inline-formula id="inf184">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(A)</bold> The parameter <inline-formula id="inf185">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> obtained by the regressions shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> and nonlinear fitting <inline-formula id="inf186">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The standard errors of the regression <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">Eq. 31</xref> are denoted by an error bar. <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf187">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see the text). Standard errors of nonlinear fittings are denoted by an error bar. The solid line shows the least-squares fit of <inline-formula id="inf188">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to the power law function.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-565372-g007.tif"/>
</fig>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Estimation of the parameter <inline-formula id="inf189">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(A)</bold> The parameter <inline-formula id="inf190">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> obtained by the regressions shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> and nonlinear fitting <inline-formula id="inf191">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The standard errors of regression (<xref ref-type="disp-formula" rid="e31">Eq. 31</xref> against <inline-formula id="inf192">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are denoted by an error bar. <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf193">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see the text). Standard errors of nonlinear fittings are denoted by an error bar.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-565372-g008.tif"/>
</fig>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Fitting of <inline-formula id="inf203">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by a quartic function. <bold>(A)</bold> Standard errors are denoted by the error bar. <bold>(B)</bold> Fitting is applied to various <inline-formula id="inf204">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf205">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> combinations.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-565372-g009.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-2-3">
<title>Higher Moments</title>
<p>Similarly, it is possible to show the <italic>k</italic>th (<inline-formula id="inf194">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) moment <inline-formula id="inf195">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the transition probability density <inline-formula id="inf196">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> vanishes in the limit <inline-formula id="inf197">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As portrayed in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9A</xref>, the fourth moment is well fitted by a quartic function. Applying the fitting to various <inline-formula id="inf198">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf199">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> combinations (<xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9B</xref>), we have convinced that the fourth moment vanishes in the limit <inline-formula id="inf200">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The Pawula theorem states that all higher Kramers&#x2013;Moyal coefficients <inline-formula id="inf201">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> vanish if <inline-formula id="inf202">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> vanishes [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]. Therefore, we verified <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Eq 23</xref>.</p>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Pdf of measured <inline-formula id="inf62">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and numerical calculation of the Fokker&#x2013;Planck equation. The result of numerical calculation is represented by the solid lines. Marks are measured values. The scale is attached to each line.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-565372-g010.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-2-4">
<title>Numerical Calculation of the Fokker&#x2013;Planck Equation</title>
<p>We confirmed that estimation of the parameter <inline-formula id="inf206">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf207">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by the <inline-formula id="inf208">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is consistent with the constraint condition (<xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Eq. 18</xref>) with accuracy. If one imposes the other constraint (<xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eq. 19</xref>, then the parameters take the following functional form:<disp-formula id="equ1">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e34">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2.27</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>where <italic>&#x3f5;</italic> is a small parameter. The consistent range of <italic>&#x3f5;</italic> found by estimation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Eq 29</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Eq 32</xref> is <inline-formula id="inf209">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.15</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>0.34</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. To fix parameters <inline-formula id="inf210">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf211">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we use the empirical value of the scaling exponent <inline-formula id="inf212">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which is fitted by the quadratic function <inline-formula id="inf213">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>0.52</mml:mn>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.013</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2C</xref>). One can derive <inline-formula id="inf214">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the basic model (<xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Eq. 4</xref> without additional stochastic processes. Again using the assumption of slight perturbation, then from the coefficients of the quadratic function, the parameters <inline-formula id="inf215">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf216">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are expected to exist respectively in the neighborhood of <inline-formula id="inf217">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.51</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf218">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.026</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Next, we try the value of the parameters <inline-formula id="inf219">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.51</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf220">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.026</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf221">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.16</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for numerical calculation of the Fokker&#x2013;Planck equation. Results are presented in <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref>. The initial pdf of the numerical calculation represented by the dashed line was based on the measured pdf on scale <inline-formula id="inf222">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>128</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In the initial values, the fine fluctuation was smoothed using a spline function with the rationale that small fluctuations in the measured pdf are attributable to the finiteness of the number of observations. The tails are extrapolated using a power function with index <inline-formula id="inf223">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which is obtained empirically. For time evolution, the fourth-order explicit Runge&#x2013;Kutta method was used. The solid line is the calculation result obtained using the estimated value of the parameters <inline-formula id="inf224">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.51</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf225">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.026</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf226">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.16</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The dotted line is the result obtained when <inline-formula id="inf227">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3f5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The difference between the two was very small. The results closely matched the actual pdf. In the data and the numerical calculation, the probability density function does not converge to zero at the origin because of the finite size of the bin. Although the details around the origin <inline-formula id="inf228">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> cannot be empirically discussed due to the finiteness of the observed data, the probability density function must converge to zero at the origin if the negative <italic>q</italic>th moment of the fluctuation is requested to converge.</p>
<p>Using results of the numerical calculation of the pdf obtained at each scale, we calculate the scaling exponent <inline-formula id="inf229">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as shown follows:<disp-formula id="e35">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xa0;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>The result is presented in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref>. No difference exists between the two numerical calculation results. Both curves are convex upward, indicating multifractal properties. Comparison with measured values is also good. These results, when combined with consideration of the statistics of multipliers given in 2.1.2, underscore the effectiveness of the continuous cascade model <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Eq. 7</xref> with additive stochastic processes proposed.</p>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>Scaling exponent <inline-formula id="inf230">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. A representation of each line is shown in the legend.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-08-565372-g011.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="discussion" id="s4">
<title>Discussion</title>
<p>The random cascade model has evolved as a model of developed turbulence. The original model, in which the stochastic process that connects each layer of the spatial scale is an independent random multiplication process, contradicts results obtained through empirical research. Therefore, an improved discrete random multiplicative cascade model with additional additive stochastic processes was proposed along with a model formulated as a Fokker&#x2013;Planck equation by considering cascade processes as a continuous Markov process. Moreover, those models have been applied to data analysis of the stock market and the foreign exchange market, where they have been successful. Herein, we propose a continuous cascade model formulated as a stochastic differential equation of volatility including two independent modes of Brownian motion: one has multiplicative coupling with volatility; the other has additive coupling, as in an improved discrete cascade model for the stock market, with effectiveness clarified by results of earlier research [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]. The model parameters were estimated by application to a stock price time series. The Fokker&#x2013;Planck equation was derived from the stochastic differential equation as a master equation with the transition probability density function of volatility. Furthermore, the model parameters were estimated by its application to the average stock price time series made from FTSE 100 constituents listed on the London Stock Exchange. At that time, as an alternative variable of volatility, the wavelet transform coefficient with the second derivative of the Gaussian function as an analyzing wavelet was used. Numerical calculation of the Fokker&#x2013;Planck equation was conducted using the estimated parameter values. The results reported herein faithfully reproduce the results of an earlier empirical study. This model includes information about neither the time axis nor the sign of the price fluctuation, which is necessary for a model of price fluctuations. The actual stock market exhibits well-known properties that break symmetry with respect to the time axis, such as the causal structure from long-term to short-term scale volatility described first in <italic>Introduction</italic> and price&#x2013;volatility correlation (leverage effect) [<xref ref-type="bibr" rid="B4 B12">4, 12</xref>]. Therefore, the extension of the random cascade model to encompass these phenomena remains as a subject for future work.</p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>Publicly available datasets were analyzed in this study. This data can be found here: Historic Price Service (HPS) provided by the London Stock Exchange (<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.londonstockexchange.com/products-and-services/reference-data/hps/hps.htm">https://www.londonstockexchange.com/products-and-services/reference-data/hps/hps.htm</ext-link>).</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author Contributions</title>
<p>JM conducted the empirical and numerical study of the model based on the dataset. KK theoretically analyzed the model. All authors agree to be accountable for the contents of the work.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Funding</title>
<p>This research was partially supported by a Grant-in-Aid for Scientific Research (C) No. 16K01259.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relation that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>One author, JM, expresses special appreciation for support by a Seijo University Special Research Grant.</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>M&#xfc;ller</surname>
<given-names>UA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dacorogna</surname>
<given-names>MM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dav&#xe9;</surname>
<given-names>RD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Olsen</surname>
<given-names>RB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pictet</surname>
<given-names>OV</given-names>
</name>
<name>
<surname>von Weizs&#xe4;cker</surname>
<given-names>JE</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Volatilities of different time resolutions&#x2013;analyzing the dynamics of market components</article-title>. <source>J Empir Finance.</source> (<year>1997</year>). <volume>4</volume>:<fpage>213</fpage>&#x2013;<lpage>39</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0927-5398(97)00007-8</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Arn&#xe9;odo</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Muzy</surname>
<given-names>J-F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sornette</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>&#x201c;Direct&#x201d; causal cascade in the stock market</article-title>. <source>Eur Phys J B.</source> (<year>1998</year>). <volume>2</volume>:<fpage>277</fpage>&#x2013;<lpage>82</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s100510050250</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lynch</surname>
<given-names>PE</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zumbach</surname>
<given-names>GO</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Market heterogeneities and the causal structure of volatility</article-title>. <source>Quant Finance.</source> (<year>2003</year>). <volume>3</volume>:<fpage>320</fpage>&#x2013;<lpage>31</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1469-7688/3/4/308</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cont</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Empirical properties of asset returns: stylized facts and statistical issues</article-title>. <source>Quant Finance.</source> (<year>2001</year>). <volume>1</volume>:<fpage>223</fpage>&#x2013;<lpage>36</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/713665670</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Richardson</surname>
<given-names>LF</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Weather prediction by numerical process.</source> <publisher-name>Cambridge UK: Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1922</year>). p. <fpage>236</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kolmogorov</surname>
<given-names>AN</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The local structure of turbulence in incompressible viscous fluids for very large Reynolds numbers</article-title>. <source>Dokl Akad Nauk SSSR.</source> (<year>1941</year>). <volume>30</volume>:<fpage>301</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kolmogorov</surname>
<given-names>AN</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A refinement of previous hypotheses related to the local structure of turbulence in a viscous incompressible fluid at high Reynolds number</article-title>. <source>J Fluid Mech.</source> (<year>1962</year>). <volume>13</volume>:<fpage>301</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112062000518</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mandelbrot</surname>
<given-names>BB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Intermittent turbulence in self-similar cascades: divergence of high moments and dimension of the carrier</article-title>. <source>J Fluid Mech.</source> (<year>1974</year>). <volume>62</volume>:<fpage>331</fpage>&#x2013;<lpage>58</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112074000711</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Frisch</surname>
<given-names>U</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Turbulence: the legacy of A. Kolmogorov.</source> <publisher-loc>Cambridge, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>1997</year>). p. <fpage>312</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ghashghaie</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Breymann</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peinke</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Talkner</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dodge</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Turbulent cascades in foreign exchange markets</article-title>. <source>Nature.</source> (<year>1996</year>). <volume>381</volume>:<fpage>767</fpage>&#x2013;<lpage>70</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/381767a0</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schmitt</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schertzer</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lovejoy</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multifractal analysis of foreign exchange data</article-title>. <source>Appl Stoch Model Data Anal.</source> (<year>1999</year>). <volume>15</volume>:<fpage>29</fpage>&#x2013;<lpage>53</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/(sici)1099-0747(199903)15:1&#x3c;29::aid-asm357&#x3e;3.0.co;2-z</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bouchaud</surname>
<given-names>J-P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Potter</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Theory of financial risk and derivative pricing: from statistical physics to risk management.</source> <edition>2nd ed</edition>. <publisher-loc>Cambridge, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>2003</year>). p. <fpage>400</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Arneodo</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bacry</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Muzy</surname>
<given-names>JF</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Random cascades on wavelet dyadic trees</article-title>. <source>J Math Phys.</source> (<year>1998</year>). <volume>39</volume>:<fpage>4142</fpage>&#x2013;<lpage>64</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.532489</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Breymann</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ghashghaie</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Talkner</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A stochastic cascade model for Fx dynamics</article-title>. <source>Int J Theor Appl Finance.</source> (<year>2000</year>). <volume>03</volume>:<fpage>357</fpage>&#x2013;<lpage>60</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s021902490000019x</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Eyink</surname>
<given-names>GL</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Kolmogorov&#x2019;s third hypothesis and turbulent sign statistics</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>2003</year>). <volume>90</volume>:<fpage>254501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.90.254501</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jim&#xe9;nez</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Intermittency and cascades</article-title>. <source>J Fluid Mech.</source> (<year>2000</year>). <volume>409</volume>:<fpage>99</fpage>&#x2013;<lpage>120</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112099007739</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jim&#xe9;nez</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Intermittency in turbulence</article-title>. <conf-name>Proceedings of the 15th &#x201c;Aha Huliko&#x201d; a Winter Workshop</conf-name>, <conf-date>2007 January 23&#x2013;26</conf-date>; Honolulu,Publication Services, SOEST, University of Hawaii; (<year>2007</year>). p. <fpage>99</fpage>&#x2013;<lpage>120</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Maskawa</surname>
<given-names>J-i.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kuroda</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Murai</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multiplicative random cascades with additional stochastic process in financial markets</article-title>. <source>Evol Inst Econ Rev.</source> (<year>2018</year>). <volume>15</volume>:<fpage>515</fpage>&#x2013;<lpage>29</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40844-018-0112-y</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Friedrich</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peinke</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Description of a turbulent cascade by a Fokker-Planck equation</article-title>. <source>Phys Rev Lett.</source> (<year>1997</year>). <volume>78</volume>:<fpage>863</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.78.863</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Renner</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peinke</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Friedrich</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Evidence of Markov properties of high frequency exchange rate data</article-title>. <source>Phys Stat Mech Appl.</source> (<year>2001</year>). <volume>298</volume>:<fpage>499</fpage>&#x2013;<lpage>520</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0378-4371(01)00269-2</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Renner</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peinke</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Friedrich</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Experimental indications for Markov properties of small-scale turbulence</article-title>. <source>J Fluid Mech.</source> (<year>2001</year>). <volume>433</volume>:<fpage>383</fpage>&#x2013;<lpage>409</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112001003597</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Siefert</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peinke</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Complete multiplier statistics explained by stochastic cascade processes</article-title>. <source>Phys Lett.</source> (<year>2007</year>). <volume>371</volume>:<fpage>34</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physleta.2007.05.111</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Reinke</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fuchs</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nickelsen</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peinke</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On universal features of the turbulent cascade in terms of non-equilibrium thermodynamics</article-title>. <source>J Fluid Mech.</source> (<year>2018</year>). <volume>848</volume>:<fpage>117</fpage>&#x2013;<lpage>53</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/jfm.2018.360</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peinke</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Stochastic methods.</source> <edition>4th ed</edition>. <publisher-loc>Berlin Heidelberg, Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name> (<year>2009</year>). p. <fpage>447</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Risken</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <source>The fokker&#x2013;planck equation.</source> <edition>2nd ed</edition>. <publisher-loc>Berlin Heidelberg, Germany</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name> (<year>1889</year>). p. <fpage>472</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Muzy</surname>
<given-names>JF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bacry</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arneodo</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multifractal formalism for fractal signals: the structure-function approach versus the wavelet-transform modulus-maxima method</article-title>. <source>Phys Rev E.</source> (<year>1993</year>). <volume>47</volume>:<fpage>875</fpage>&#x2013;<lpage>84</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreve.47.875</pub-id>. </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bacry</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Muzy</surname>
<given-names>JF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arneodo</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Singularity spectrum of fractal signals from wavelet analysis: exact results</article-title>. <source>J Stat Phys.</source> (<year>2013</year>). <volume>70</volume>:<fpage>635</fpage>&#x2013;<lpage>74</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF01053588</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
<sec id="s9">
<title>Appendix 1</title>
<sec id="s9-1">
<title>Derivation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Eq 15</xref>
</title>
<p>We introduce some notation for simplification of the description:<disp-formula id="equ2">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref>, we have<disp-formula id="equ3">
<mml:math>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x394;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ4">
<mml:math>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<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:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>We also have<disp-formula id="equ5">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>Because of the coincidence of the expected value and the standard deviation, we have <inline-formula id="inf231">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf232">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Inserting those equalities and using approximation <inline-formula id="inf233">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have the constraint condition <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s10">
<title>Appendix 2</title>
<sec id="s10-1">
<title>WTMM Method</title>
<p>The WTMM method builds a partition function from the modulus maxima of the wavelet transform defined at each scale <italic>s</italic> as the local maxima of <inline-formula id="inf234">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</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>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> regarded as a function of x. Those maxima mutually connect across scales and form ridge lines designated as maxima lines. The set <inline-formula id="inf235">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the set of all the maxima lines <italic>l</italic> which satisfy<disp-formula id="e36">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</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>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x21d2;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2200;</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x21d2;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2203;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</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>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>The partition function is defined by the maxima lines as<disp-formula id="e37">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2112;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sup</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>Assuming power law behavior of the partition function<disp-formula id="e38">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>one can define the exponents <inline-formula id="inf236">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The singular spectrum <inline-formula id="inf237">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be computed using the Legendre transform of <inline-formula id="inf238">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e39">
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mtext>min</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
</sec>
</back>
</article>
