<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.0 20120330//EN" "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">VMSTA</journal-id>
<journal-title-group><journal-title>Modern Stochastics: Theory and Applications</journal-title></journal-title-group>
<issn pub-type="epub">2351-6054</issn><issn pub-type="ppub">2351-6046</issn><issn-l>2351-6046</issn-l>
<publisher>
<publisher-name>VTeX</publisher-name><publisher-loc>Mokslininkų g. 2A, 08412 Vilnius, Lithuania</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">VMSTA260</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.15559/24-VMSTA260</article-id>
<article-categories><subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories>
<title-group>
<article-title>Handy formulas for binomial moments</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-2997-7539</contrib-id>
<name><surname>Skorski</surname><given-names>Maciej</given-names></name><email xlink:href="mailto:maciej.skorski@uw.edu.pl">maciej.skorski@uw.edu.pl</email><xref ref-type="aff" rid="j_vmsta260_aff_001"/>
</contrib>
<aff id="j_vmsta260_aff_001"><institution>University of Warsaw</institution>, <country>Poland</country></aff>
</contrib-group>
<pub-date pub-type="ppub"><year>2025</year></pub-date>
<pub-date pub-type="epub"><day>30</day><month>7</month><year>2024</year></pub-date><volume>12</volume><issue>1</issue><fpage>27</fpage><lpage>41</lpage><history><date date-type="received"><day>10</day><month>4</month><year>2024</year></date><date date-type="rev-recd"><day>19</day><month>6</month><year>2024</year></date><date date-type="accepted"><day>19</day><month>6</month><year>2024</year></date></history>
<permissions><copyright-statement>© 2025 The Author(s). Published by VTeX</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year>
<license license-type="open-access" xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>Open access article under the <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY</ext-link> license.</license-p></license></permissions>
<abstract>
<p>Despite the relevance of the binomial distribution for probability theory and applied statistical inference, its higher-order moments are poorly understood. The existing formulas are either not general enough, or not structured and simplified enough for intended applications.</p>
<p>This paper introduces novel formulas for binomial moments in the form of <italic>polynomials in the variance</italic> rather than in the success probability. The obtained formulas are arguably better structured, simpler and superior in their numerical properties compared to prior works. In addition, the paper presents algorithms to derive these formulas along with working implementation in Python’s symbolic algebra package.</p>
<p>The novel approach is a combinatorial argument coupled with clever algebraic simplifications which rely on symmetrization theory. As an interesting byproduct <italic>asymptotically sharp estimates for central binomial moments</italic> are established, improving upon previously known partial results.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<label>Keywords</label>
<kwd>Binomial distribution</kwd>
<kwd>high-order moments</kwd>
<kwd>moment asymptotics</kwd>
<kwd>symbolic algebra</kwd>
</kwd-group>
<kwd-group kwd-group-type="MSC2010">
<label>2010 MSC</label>
<kwd>60E05</kwd>
</kwd-group>
<funding-group><funding-statement>This research was partly done during the stay at the University of Luxembourg. The author acknowledges funding from the FNR grant C17/IS/11613923.</funding-statement></funding-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="j_vmsta260_s_001">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<sec id="j_vmsta260_s_002">
<label>1.1</label>
<title>Background and related work</title>
<p>The binomial distribution <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_001"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="normal">Binom</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathrm{Binom}(n,p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, which counts the total number of successes within <italic>n</italic> independent trials each succeeding with probability <italic>p</italic>, is of historical and fundamental importance for probability theory and applied statistical inference. In particular, it appears in quantitative variants of the central limit theorem [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_016">16</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_008">8</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_025">25</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_029">29</xref>], and is broadly used in statistical modelling [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_017">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_001">1</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_009">9</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_007">7</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_026">26</xref>] also as a building block of more advanced models [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_027">27</xref>]; this includes performing A/B tests on conversion rates popular in e-commerce [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_011">11</xref>].</p>
<p>Despite this large body of work on approximate inference, little is known about the <italic>exact higher moments</italic> of the binomial distribution. Besides being of natural interest, such formulas are needed to develop various concentration bounds; for example, binomial moment bounds were proven useful for analyzing random projections [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_023">23</xref>].</p>
<p>While the textbooks usually cover only the variance, sometimes also the skewness and kurtosis), there have been only few research papers discussing formulas for binomial moments of order <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_002"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$d\gt 4$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The first recursion formula for binomial moments appeared in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_003">3</xref>] for the special case of <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_003"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$p=\frac{1}{2}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The case of general <italic>p</italic> was handled in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_013">13</xref>] by means of recursions utilizing Stirling numbers of the first kind. This was subsequently simplified by means of moment generating functions in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_015">15</xref>], and resulted in a more compact formula involving Stirling numbers of the second kind. Very recently, a recursion-free derivation of raw moments has been presented in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_019">19</xref>]. Overall, the common idea is to see the moments as (more or less explicit) polynomials in <italic>n</italic> and <italic>p</italic> and group terms, in order to simplify the formula or establish other desired properties such as nonnegativity of terms or boundedness of recursion depth (as in the recent result on Beta moments [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_024">24</xref>]).</p>
<p>The discussed approaches still do not offer a satisfactory answer, as the formulas are not handy enough to be directly applicable. The author of the most general formula in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_015">15</xref>] didn’t manage to obtain nonnaive bounds on the binomial moments: the bound <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_004"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">O</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$O{(nq)^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_005"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$q=1-p$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> on the <italic>d</italic>-th central moment [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_015">15</xref>] valid for <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_006"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$p\lt \frac{1}{2}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is trivial as the centered binomial random variable is bounded between <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_007"><alternatives><mml:math>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$-pn$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_008"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$qn$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> – no extra formulas are needed; this bound is far from the true behaviour <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_009"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">O</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$O{(nq)^{d/2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> when <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_010"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$nq\to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (obtained by the Central Limit Theorem). The main formula in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_015">15</xref>] is actually a mixture of positive and negative contributions, which makes its numerical convergence problematic and theoretical analysis very difficult (as seen above). Moreover, all the prior works do not fully exploit the symmetry and produce rather complicated formulas in terms of <italic>p</italic>; one could expect simpler expressions on the central moments with the variance <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_011"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$n{\sigma ^{2}}=np(1-p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> as a variable. Lastly, the discussed prior works are rather scarce in their presentation of related works and techniques, in particular they seem to have overlooked that the formulas with the appearance of Stirling numbers follow easier by the established approach of factorial moments [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_014">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_002">2</xref>].</p>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_003">
<label>1.2</label>
<title>Summary of contributions</title>
<p>Addressing the aforementioned issues with approaches in prior works, this paper offers the following novel contributions to computing binomial moments: 
<list>
<list-item id="j_vmsta260_li_001">
<label>•</label>
<p><bold>link to factorial moment,</bold> which simplifies the approach from prior works,</p>
</list-item>
<list-item id="j_vmsta260_li_002">
<label>•</label>
<p><bold>variance-formula</bold> for equivalent yet simpler expressions in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_012"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}=p(1-p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>,</p>
</list-item>
<list-item id="j_vmsta260_li_003">
<label>•</label>
<p><bold>algorithms with implementation</bold> to compute the variance-formula,</p>
</list-item>
<list-item id="j_vmsta260_li_004">
<label>•</label>
<p><bold>stable formula</bold> as an explicit sum with positive terms,</p>
</list-item>
<list-item id="j_vmsta260_li_005">
<label>•</label>
<p><bold>asymptotically sharp bounds</bold> on binomial moments as an application.</p>
</list-item>
</list> 
In summary, when compared to prior works, these results bring a broader scope of the techniques, as well as lead to arguably more handy formula; another added value is the contributed algorithm and its Python implementation.<xref ref-type="fn" rid="j_vmsta260_fn_001">1</xref><fn id="j_vmsta260_fn_001"><label><sup>1</sup></label>
<p>For code and examples visit the OSF repository <uri>https://osf.io/hjscb/</uri></p></fn></p>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_004">
<label>1.3</label>
<title>Organization</title>
<p>The remainder of the paper is organized as follows: the necessary background is given in Section <xref rid="j_vmsta260_s_005">2</xref>, proofs appear in Section <xref rid="j_vmsta260_s_015">4</xref>, the results are presented in Section <xref rid="j_vmsta260_s_010">3</xref>, the sharp asymptotics are discussed in Section <xref rid="j_vmsta260_s_021">5</xref>, and Section <xref rid="j_vmsta260_s_023">6</xref> concludes the work. The Python implementation is presented in Appendix <xref rid="j_vmsta260_app_001">A</xref>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_005">
<label>2</label>
<title>Preliminaries</title>
<sec id="j_vmsta260_s_006">
<label>2.1</label>
<title>Binomial distribution</title>
<p>A random variable <italic>S</italic> follows the binomial distribution with parameters <italic>n</italic> and <italic>p</italic>, denoted as <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_013"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Binom</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$S\sim \mathrm{Binom}(n,p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, when the probability density function is 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_001">
<label>(1)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mo movablelimits="false">Pr</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≜</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \Pr [S=k]=\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right){p^{k}}{q^{1-k}},\hspace{1em}q\triangleq 1-p,\hspace{1em}k=0,\dots ,n.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_007">
<label>2.2</label>
<title>Moments</title>
<p>Let <italic>d</italic> be a positive integer. The <italic>raw moment</italic> of order <italic>d</italic> of a random variable <italic>S</italic> is defined as <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_014"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathbb{E}[{S^{d}}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, while the <italic>central moment</italic> of order <italic>d</italic> of <italic>S</italic> equals <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_015"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. We also use the <italic>factorial moment</italic>, defined as <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_016"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathbb{E}[{S^{\underline{d}}}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> where <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_017"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">⋯</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\underline{d}}}=x(x-1)\cdots (x-(d-1))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is called the <italic>d</italic>-th <italic>falling factorial</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_012">12</xref>].</p>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_008">
<label>2.3</label>
<title>Special numbers</title>
<p>To state the results, we need <italic>Stirling numbers of the second kind</italic>. The symbol <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_018"><alternatives><mml:math>
<mml:mfenced separators="" open="{" close="}">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$\left\{\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right\}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> stands for the number of ways of partitioning an <italic>n</italic> element set into <italic>k</italic> nonempty subsets. We also need <italic>multinomial coefficients</italic> defined as <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_019"><alternatives><mml:math>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">⋯</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right)=\frac{d!}{{d_{1}}!\cdots {d_{k}}!}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> when <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_020"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∑</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\textstyle\sum _{i=1}^{k}}{d_{i}}=d$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_021"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${\min _{i}}{d_{i}}\geqslant 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and 0 otherwise, which extend the binomial coefficients. By the multinomial theorem, we have that <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_022"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">⋯</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∑</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">⋯</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup></mml:math><tex-math><![CDATA[${({x_{1}}+\cdots +{x_{n}})^{d}}={\textstyle\sum _{{d_{1}},\dots ,{d_{n}}}}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{n}}}\right){x^{{d_{1}}}}\cdots {x_{n}^{{d_{n}}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, extending the binomial formula.</p>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_009">
<label>2.4</label>
<title>Polynomials</title>
<p>To work out the desired polynomial formulas, we need some standard algebraic notation. By <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_023"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="double-struck">Z</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathbb{Z}[{x_{1}},\dots ,{x_{k}}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we denote polynomials with integer coefficients in variables <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_024"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{1}},\dots ,{x_{k}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. A polynomial is symmetric if it is invariant under interchanging variables, and antisymmetric when it gets negated under exchange of any two variables. The fundamental theorem of symmetric polynomials states that any symmetric polynomial from <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_025"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="double-struck">Z</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathbb{Z}[{x_{1}},\dots ,{x_{k}}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> can be written as a polynomial in the elementary symmetric functions <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_026"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∑</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">⋯</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${s_{j}}({x_{1}},\dots ,{x_{n}})={\textstyle\sum _{1\leqslant {i_{1}}\dots \leqslant {i_{j}}}}{x_{{i_{1}}}}\cdots {x_{{i_{j}}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_027"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$j=1,\dots ,k$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, with integer coefficients. Moreover, antisymmetric polynomials can be written as a product of a symmetric polynomial and Vandermonde’s determinant <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_028"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∏</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\textstyle\prod _{1\leqslant i\lt j\leqslant k}}({x_{i}}-{x_{j}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (see, for example, [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_022">22</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_028">28</xref>]).</p>
</sec>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_010">
<label>3</label>
<title>Results</title>
<p>Below we discuss the contributions in more detail, deferring proofs to the end part of the paper. We denote <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_029"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Binom</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$S\sim \mathrm{Binom}(n,p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and fix a positive integer <italic>d</italic>.</p>
<sec id="j_vmsta260_s_011">
<label>3.1</label>
<title>Raw binomial moments and factorial moments</title>
<p>The first result is the derivation of the closed-form formula for raw binomial moments. While this formula appears in prior works [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_003">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_015">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_013">13</xref>], the arguments developed here are simpler, as they avoid the machinery of generating functions. The two alternative proof techniques are, respectively: a) linking central and factorial moments b) a direct counting argument.</p><statement id="j_vmsta260_stat_001"><label>Theorem 1</label>
<title>(Raw Binomial Moments).</title>
<p><italic>The raw moments are given by</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_002">
<label>(2)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced separators="" open="{" close="}">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{S^{d}}]={\sum \limits_{k=0}^{d}}{n^{\underline{k}}}\left\{\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{k}\right\}{p^{k}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p></statement>
<p>The two proofs appear respectively in Section <xref rid="j_vmsta260_s_016">4.1</xref> and Section <xref rid="j_vmsta260_s_017">4.2</xref>. Below, in Table <xref rid="j_vmsta260_tab_001">1</xref>, we list the explicit expressions for the first 10 moments.</p>
<table-wrap id="j_vmsta260_tab_001">
<label>Table 1.</label>
<caption>
<p>Formulas for Raw Binomial Moments</p>
</caption> 
<table>
<thead>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left; border-top: solid thin; border-bottom: solid thin"><italic>d</italic></td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left; border-top: solid thin; border-bottom: solid thin"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_030"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Binom</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathbb{E}{[S]^{d}},\hspace{1em}S\sim \mathrm{Binom}(n,p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">1</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_031"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$pn$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">2</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_032"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow/>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${p^{2}}{n^{\underline{2}}}+p{n^{}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">3</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_033"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow/>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${p^{3}}{n^{\underline{3}}}+3{p^{2}}{n^{\underline{2}}}+p{n^{}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">4</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_034"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow/>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${p^{4}}{n^{\underline{4}}}+6{p^{3}}{n^{\underline{3}}}+7{p^{2}}{n^{\underline{2}}}+p{n^{}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">5</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_035"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>25</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow/>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${p^{5}}{n^{\underline{5}}}+10{p^{4}}{n^{\underline{4}}}+25{p^{3}}{n^{\underline{3}}}+15{p^{2}}{n^{\underline{2}}}+p{n^{}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">6</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_036"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>65</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>90</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>31</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow/>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${p^{6}}{n^{\underline{6}}}+15{p^{5}}{n^{\underline{5}}}+65{p^{4}}{n^{\underline{4}}}+90{p^{3}}{n^{\underline{3}}}+31{p^{2}}{n^{\underline{2}}}+p{n^{}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">7</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_037"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>21</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>140</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>350</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>301</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>63</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow/>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${p^{7}}{n^{\underline{7}}}+21{p^{6}}{n^{\underline{6}}}+140{p^{5}}{n^{\underline{5}}}+350{p^{4}}{n^{\underline{4}}}+301{p^{3}}{n^{\underline{3}}}+63{p^{2}}{n^{\underline{2}}}+p{n^{}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">8</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_038"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>28</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>266</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1050</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1701</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>966</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>127</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow/>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${p^{8}}{n^{\underline{8}}}+28{p^{7}}{n^{\underline{7}}}+266{p^{6}}{n^{\underline{6}}}+1050{p^{5}}{n^{\underline{5}}}+1701{p^{4}}{n^{\underline{4}}}+966{p^{3}}{n^{\underline{3}}}+127{p^{2}}{n^{\underline{2}}}+p{n^{}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">9</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_039"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>36</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>462</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>2646</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>6951</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>7770</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>3025</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>255</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow/>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${p^{9}}{n^{\underline{9}}}+36{p^{8}}{n^{\underline{8}}}+462{p^{7}}{n^{\underline{7}}}+2646{p^{6}}{n^{\underline{6}}}+6951{p^{5}}{n^{\underline{5}}}+7770{p^{4}}{n^{\underline{4}}}+3025{p^{3}}{n^{\underline{3}}}+255{p^{2}}{n^{\underline{2}}}+p{n^{}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left; border-bottom: solid thin">10</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left; border-bottom: solid thin"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_040"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>45</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>750</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>5880</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>22827</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>42525</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>34105</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>9330</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>511</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow/>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${p^{10}}{n^{\underline{10}}}+45{p^{9}}{n^{\underline{9}}}+750{p^{8}}{n^{\underline{8}}}+5880{p^{7}}{n^{\underline{7}}}+22827{p^{6}}{n^{\underline{6}}}+42525{p^{5}}{n^{\underline{5}}}+34105{p^{4}}{n^{\underline{4}}}+9330{p^{3}}{n^{\underline{3}}}+511{p^{2}}{n^{\underline{2}}}+p{n^{}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_012">
<label>3.2</label>
<title>Central binomial moments</title>
<p><italic>Symmetric structure.</italic>  While in prior works the formulas are derived in terms of <italic>p</italic>, we go beyond that exploiting the symmetry and showing that the formulas can be written in terms of the variance <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_041"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}=p(1-p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, which makes them much simpler. The following theorem proves what can be conjectured by inspection of known formulas for small-order moments.</p><statement id="j_vmsta260_stat_002"><label>Theorem 2</label>
<title>(Existence of Variance-Based Formula).</title>
<p><italic>For</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_042"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Binom</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$S\sim \mathrm{Binom}(n,p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>the moment</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_043"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is a symmetric polynomial in p and q when d is even, and antisymmetric when d is odd. In particular, denoting</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_044"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">≜</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}\triangleq pq$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>we have</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_003">
<label>(3)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mfenced separators="" open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnspacing="10.0pt" equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false" columnalign="left left">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="array">
<mml:mi mathvariant="double-struck">Z</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="array">
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mspace width="2.5pt"/>
<mml:mtext mathvariant="italic">even</mml:mtext>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="array">
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">Z</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="array">
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mspace width="2.5pt"/>
<mml:mtext mathvariant="italic">odd</mml:mtext>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]\in \left\{\begin{array}{l@{\hskip10.0pt}l}\mathbb{Z}[n,{\sigma ^{2}}],\hspace{1em}& d\hspace{2.5pt}\textit{even},\\ {} (1-2p)\mathbb{Z}[n,{\sigma ^{2}}],\hspace{1em}& d\hspace{2.5pt}\textit{odd}.\end{array}\right.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p></statement>
<p>Table <xref rid="j_vmsta260_tab_002">2</xref> illustrates this result, providing explicit moments of order <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_045"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$d=2,\dots ,10$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The usefulness of the formula in Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_002">2</xref> is its simplicity when compared to the representation in terms of <italic>p</italic> alone. The result is intuitive, but not straightforward to prove; two arguments are given, based on a) the theory of symmetric functions, see Section <xref rid="j_vmsta260_s_018">4.3</xref> and b) the novel combinatorial formula, see Section <xref rid="j_vmsta260_s_019">4.4</xref>. The algorithm deriving the exact formulas is discussed later.</p>
<table-wrap id="j_vmsta260_tab_002">
<label>Table 2.</label>
<caption>
<p>Central Moments of Binomial Distribution. As above we denote <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_046"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}=p(1-p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></p>
</caption> 
<table>
<thead>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left; border-top: solid thin; border-bottom: solid thin"><italic>d</italic></td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left; border-top: solid thin; border-bottom: solid thin"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_047"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Binom</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}],\hspace{1em}S\sim \mathrm{Binom}(n,p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">2</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_048"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$n{\sigma ^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">3</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_049"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$n{\sigma ^{2}}\left(-2p+1\right)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">4</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_050"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$3{n^{2}}{\sigma ^{4}}+n\left(-6{\sigma ^{4}}+{\sigma ^{2}}\right)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">5</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_051"><alternatives><mml:math>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$\left(-2p+1\right)\left(10{n^{2}}{\sigma ^{4}}+n\left(-12{\sigma ^{4}}+{\sigma ^{2}}\right)\right)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">6</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_052"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>15</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>130</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>25</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>120</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>30</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$15{n^{3}}{\sigma ^{6}}+{n^{2}}\left(-130{\sigma ^{6}}+25{\sigma ^{4}}\right)+n\left(120{\sigma ^{6}}-30{\sigma ^{4}}+{\sigma ^{2}}\right)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">7</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_053"><alternatives><mml:math>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>105</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>462</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>56</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>360</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>60</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$\left(-2p+1\right)\left(105{n^{3}}{\sigma ^{6}}+{n^{2}}\left(-462{\sigma ^{6}}+56{\sigma ^{4}}\right)+n\left(360{\sigma ^{6}}-60{\sigma ^{4}}+{\sigma ^{2}}\right)\right)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">8</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_054"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>105</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2380</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>490</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>7308</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2156</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>119</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>5040</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1680</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>126</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$105{n^{4}}{\sigma ^{8}}+{n^{3}}\left(-2380{\sigma ^{8}}+490{\sigma ^{6}}\right)+{n^{2}}\left(7308{\sigma ^{8}}-2156{\sigma ^{6}}+119{\sigma ^{4}}\right)+n\left(-5040{\sigma ^{8}}+1680{\sigma ^{6}}-126{\sigma ^{4}}+{\sigma ^{2}}\right)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">9</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_055"><alternatives><mml:math>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1260</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>13216</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1918</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>32112</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>6948</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>246</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>20160</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>5040</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>252</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$\left(-2p+1\right)\left(1260{n^{4}}{\sigma ^{8}}+{n^{3}}\left(-13216{\sigma ^{8}}+1918{\sigma ^{6}}\right)+{n^{2}}\left(32112{\sigma ^{8}}-6948{\sigma ^{6}}+246{\sigma ^{4}}\right)+n\left(-20160{\sigma ^{8}}+5040{\sigma ^{6}}-252{\sigma ^{4}}+{\sigma ^{2}}\right)\right)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td style="vertical-align: top; text-align: left">10</td>
<td style="vertical-align: top; text-align: left"><inline-formula id="j_vmsta260_ineq_056"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>945</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>44100</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>9450</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>303660</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>99120</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>6825</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>623376</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>240840</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>24438</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>501</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>362880</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>151200</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>17640</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>510</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$945{n^{5}}{\sigma ^{10}}+{n^{4}}\left(-44100{\sigma ^{10}}+9450{\sigma ^{8}}\right)+{n^{3}}\left(303660{\sigma ^{10}}-99120{\sigma ^{8}}+6825{\sigma ^{6}}\right)+{n^{2}}\left(-623376{\sigma ^{10}}+240840{\sigma ^{8}}-24438{\sigma ^{6}}+501{\sigma ^{4}}\right)+n\left(362880{\sigma ^{10}}-151200{\sigma ^{8}}+17640{\sigma ^{6}}-510{\sigma ^{4}}+{\sigma ^{2}}\right)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<statement id="j_vmsta260_stat_003"><label>Corollary 1</label>
<title>(Skewness and Kurtosis of Binomial Distribution).</title>
<p><italic>The skewness and excess kurtosis equal, respectively,</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_057"><alternatives><mml:math><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$\frac{q-p}{\sqrt{npq}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_058"><alternatives><mml:math><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$\frac{1-6pq}{npq}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>.</italic></p></statement>
<fig id="j_vmsta260_fig_001">
<label>Fig. 1.</label>
<caption>
<p>The <italic>d</italic>-th central moment of <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_059"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$S(n,p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, where <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_060"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$d=6$]]></tex-math></alternatives></inline-formula></p>
</caption>
<graphic xlink:href="vmsta260_g001.jpg"/>
</fig>
<p><italic>Positive polynomial representation.</italic>  As mentioned in the introduction, the only closed-form formula due to [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_015">15</xref>] is an alternating sum with no readable leading term, which makes it hard to use; in particular the discussion in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_015">15</xref>] fails to give nontrivial bounds on binomial moments. The novelty of this work is a formula consisting of <italic>positive terms</italic>. This makes it more stable for numerical computations and more handy in theoretical analysis.</p><statement id="j_vmsta260_stat_004"><label>Theorem 3</label>
<title>(Explicit Stable Formulas).</title>
<p><italic>For</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_061"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Binom</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$S\sim \mathrm{Binom}(n,p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>,</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_062"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≜</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$q\triangleq 1-p$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>and any positive integer d the following holds:</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_004">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌊</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌋</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∏</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]={\sum \limits_{k=1}^{\lfloor \frac{d}{2}\rfloor }}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right){(pq)^{k}}\sum \limits_{{d_{1}}\dots {d_{k}}\geqslant 2}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right){\prod \limits_{i=1}^{k}}({q^{{d_{i}}-1}}-{(-p)^{{d_{i}}-1}}).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p></statement><statement id="j_vmsta260_stat_005"><label>Remark 1</label>
<title>(Nonnegativity).</title>
<p><italic>The terms under the sum are all nonnegative when</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_063"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$p\leqslant \frac{1}{2}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>. Since</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_064"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Binom</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$n-S\sim \mathrm{Binom}(n,q)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>, it follows that we have</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_065"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Binom</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$S-\mathbb{E}[S]\sim -(\mathrm{Binom}(n,q)-qn)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>; with the help of this identity, working with central binomial moments can be always reduced to the case</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_066"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$p\lt \frac{1}{2}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>.</italic></p></statement><statement id="j_vmsta260_stat_006"><label>Remark 2</label>
<title>(Closed-form Symmetric Formula).</title>
<p><italic>The above result gives an explicit formula for Theorem</italic> <xref rid="j_vmsta260_stat_002"><italic>2</italic></xref><italic>, and provides an alternative proof of that result.</italic></p></statement>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_013">
<label>3.3</label>
<title>Asymptotically sharp moment bounds</title>
<p>To illustrate how useful is our <italic>positive</italic> representation established in Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_004">3</xref>, we derive the <italic>sharp bounds</italic> on (normalized) central binomial moments. This problem has remained open so far; some recent works used ad hoc upper bounds to estimate the binomial moments and tails (works on random projections, particularly [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_023">23</xref>]).</p><statement id="j_vmsta260_stat_007"><label>Theorem 4.</label>
<p><italic>Let</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_067"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Binom</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$S\sim \mathrm{Binom}(n,p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_068"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}=p(1-p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>. Then for any integer</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_069"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$d\gt 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>we have</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_005">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced separators="" open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
<mml:mfenced separators="" open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌊</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌋</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\left|\mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]\right|^{1/d}}=C(n,p,d)\cdot \max \left\{{k^{1-\frac{k}{d}}}\cdot {(n{\sigma ^{2}})^{\frac{k}{d}}}:k=1,\dots ,\lfloor d/2\rfloor \right\},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
<italic>where</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_070"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$C(n,p,d)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is uniformly bounded by</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_071"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${(3\mathrm{e})^{-1}}\leqslant C(n,p,d)\leqslant {(5/2)^{1/5}}{\mathrm{e}^{1/2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>.</italic></p></statement>
<p>The estimate is uniformly sharp in all parameters; for the special case when <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_072"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$n{\sigma ^{2}}\to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <italic>d</italic> is fixed, the <italic>d</italic>-th central moment grows, up to a constant, as <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_073"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${(n{\sigma ^{2}})^{d/2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> which matches the central limit theorem combined with the explicit formulas for moments of the normal distribution [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_020">20</xref>]. In contrast to Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_007">4</xref>, the formula in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_015">15</xref>] gives in this setup only much worse <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_074"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">O</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$O{(nq)^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, which anyway follows trivially since <italic>S</italic> is bounded by <italic>n</italic>. The proof uses Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_004">3</xref>.</p>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_014">
<label>3.4</label>
<title>Algorithms and implementation</title>
<p>We have seen that the variance-based representation in Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_002">2</xref> is useful, yet it is not immediate <italic>how to efficiently compute</italic> this polynomial. To this end, we develop two different algorithms, both implemented in the popular Python symbolic algebra package <monospace>Sympy</monospace> [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_018">18</xref>].</p>
<p>Algorithm <xref rid="j_vmsta260_fig_002">1</xref> takes advantage of the <italic>fundamental theorem on symmetric polynomials</italic> (see, for example, [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_010">10</xref>]). Specifically, there is an explicit procedure for converting any symmetric polynomial in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_075"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$p,q$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> into a polynomial in variables <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_076"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$p+q,pq$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (the basic symmetric polynomials in two variables); substituting <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_077"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$p+q=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we are left with a polynomial in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_078"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}=pq$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. For even <italic>d</italic> we start with a symmetric polynomial and obtain a polynomial in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_079"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In turn, for odd <italic>d</italic> we start with an antisymmetric polynomial and apply this procedure to its symmetric part, which results in a polynomial in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_080"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> plus the factor <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_081"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$q-p=1-2p$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<fig id="j_vmsta260_fig_002">
<label>Algorithm 1:</label>
<caption>
<p>Variance Formula for Central Binomial Moments</p>
</caption>
<graphic xlink:href="vmsta260_g002.jpg"/>
</fig>
<p>In turn, Algorithm <xref rid="j_vmsta260_fig_003">2</xref> uses the power of <italic>elimination theory</italic>, to recover the representation in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_082"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> from any formula written in terms of <italic>p</italic>. Essentially, it simplifies the input polynomial in <italic>p</italic> with respect to the polynomial <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_083"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}-p(1-p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> leveraging the elimination properties of <italic>Groebner bases</italic> (see, for example, [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_005">5</xref>]). The output is a polynomial in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_084"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (plus the factor <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_085"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$1-2p$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for odd <italic>d</italic>).</p>
<fig id="j_vmsta260_fig_003">
<label>Algorithm 2:</label>
<caption>
<p>Variance Formula for Central Binomial Moments</p>
</caption>
<graphic xlink:href="vmsta260_g003.jpg"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_015">
<label>4</label>
<title>Proofs</title>
<sec id="j_vmsta260_s_016">
<label>4.1</label>
<title>First proof of Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_001">1</xref></title>
<p>The proof is based on the fact that the <italic>factorial moments</italic> of the binomial distribution are easy to compute. Namely (see [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_021">21</xref>]), we have the following proposition.</p><statement id="j_vmsta260_stat_008"><label>Proposition 1</label>
<title>(Factorial Binomial Moments).</title>
<p><italic>Let</italic> <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_086"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Binom</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$S\sim \mathrm{Binom}(n,p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>. Then</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_006">
<label>(4)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{S^{\underline{d}}}]=\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{d}\right){p^{d}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p></statement>
<p>Then it remains to connect factorial moments to standard moments, or in other terms: factorial powers to powers. It is well known (see, for example, the discussion in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_004">4</xref>]) that this base change is given in terms of the Stirling numbers of the second kind. We state this fact formally below.</p><statement id="j_vmsta260_stat_009"><label>Proposition 2</label>
<title>(Base Change from Falling Factorials to Powers).</title>
<p><italic>For positive integers x and d the following holds:</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_007">
<label>(5)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="{" close="}">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {x^{d}}={\sum \limits_{k=0}^{d}}\left\{\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{k}\right\}{x^{\underline{k}}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p></statement>
<p>Now Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_001">1</xref> follows by applying Proposition <xref rid="j_vmsta260_stat_009">2</xref> to <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_087"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$x:=S$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and then using Proposition <xref rid="j_vmsta260_stat_008">1</xref> to compute the expectation of <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_088"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo accent="true">_</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${S^{\underline{k}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_089"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$k=0,\dots ,d$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_017">
<label>4.2</label>
<title>Second proof of Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_001">1</xref></title>
<p>Here we take a direct approach, writing <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_090"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∑</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$S={\textstyle\sum _{i=1}^{n}}{X_{i}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> where <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_091"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Bern</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${X_{i}}{\sim ^{iid}}\mathrm{Bern}(p)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Using the multinomial expansion and the independence of <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_092"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${X_{i}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we obtain 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_008">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∏</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{S^{d}}]=\sum \limits_{{d_{1}},\dots ,{d_{n}}}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{n}}}\right)\prod \limits_{i}\mathbb{E}[{X_{i}^{{d_{i}}}}].\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
We now group the expressions in the above sum, depending on the number of nonzero elements in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_093"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${({d_{i}})_{i}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Denoting <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_094"><alternatives><mml:math>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">#</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\| ({d_{i}}){\| _{0}}=\mathrm{\# }\{i:{d_{i}}\gt 0\}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and using the fact that <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_095"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathbb{E}{X_{i}^{{d_{i}}}}=p$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> when <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_096"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${d_{i}}\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we obtain 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_009">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{S^{d}}]={\sum \limits_{k=0}^{d}}\sum \limits_{{({d_{i}})_{i}}:\| {({d_{i}})_{i}}{\| _{0}}=k}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{n}}}\right){p^{k}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
By the symmetry of multinomial coefficients this equals 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_010">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{S^{d}}]={\sum \limits_{k=0}^{d}}\sum \limits_{{d_{1}}\dots {d_{k}}\gt 0}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right)\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right){p^{k}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Finally, we observe that the expression <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_097"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∑</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[${\textstyle\sum _{{d_{1}}\dots {d_{k}}\gt 0}}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> counts the number of ways of partitioning <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_098"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\{1,\dots ,d\}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> into <italic>k</italic> nonempty <italic>labeled</italic> subsets; thus, this numbers equals <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_099"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:mfenced separators="" open="{" close="}">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$k!\cdot \left\{\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{k}\right\}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> which finishes the proof.</p>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_018">
<label>4.3</label>
<title>First proof of Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_002">2</xref></title>
<p>From Equation (<xref rid="j_vmsta260_eq_001">1</xref>) we obtain 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_011">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]=\sum \limits_{k}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right){p^{k}}{q^{n-k}}{(k-np)^{d}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Replacing <italic>k</italic> by <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_100"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$n-k$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and using the symmetry of binomial coefficients we obtain 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_012">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]=\sum \limits_{k}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right){p^{n-k}}{q^{k}}{(nq-k)^{d}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
When <italic>d</italic> is even, comparing these two equivalent expressions we see that they are symmetric as polynomials in <italic>p</italic> and <italic>q</italic>. By the fundamental theorem of symmetric polynomials, this can be written as a polynomial in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_101"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$pq$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_102"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$p+q$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>; in our case <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_103"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$p+q=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and the claim follows. If <italic>d</italic> is odd then <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_104"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${(nq-k)^{d}}=-{(k-nq)^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and we get antisymmetric polynomials in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_105"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$p,q$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> which can be written as a product of <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_106"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$p-q$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and a symmetric polynomial. The latter, by the fundamental theorem, is a polynomial in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_107"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$p+q$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_108"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$pq$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>; since <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_109"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$p+q=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> the result follows.</p>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_019">
<label>4.4</label>
<title>Second proof of Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_002">2</xref></title>
<p>By inspecting the products <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_110"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∏</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\textstyle\prod _{i=1}^{k}}({q^{{d_{i}}-1}}-{(-p)^{{d_{i}}-1}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> that appear in Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_004">3</xref>, it can be seen that each of them is symmetric in <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_111"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$p,q$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> when <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_112"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∑</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\textstyle\sum _{i}}{d_{i}}=d$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is even, and antisymmetric when <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_113"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∑</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\textstyle\sum _{i}}{d_{i}}=d$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is odd. This is because <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_114"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$p,q\to {q^{{d_{i}}-1}}-{(-p)^{{d_{i}}-1}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is symmetric when <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_115"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${d_{i}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is even, and antisymmetric otherwise. The claim now follows.</p>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_020">
<label>4.5</label>
<title>Proof of Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_004">3</xref></title>
<p>As in the proof of Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_001">1</xref> we arrive at 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_013">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∏</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]={\sum \limits_{k=0}^{d}}\sum \limits_{{d_{1}}\dots {d_{k}}\gt 0}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right)\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right){\prod \limits_{i=1}^{k}}\mathbb{E}[{({X_{i}}-\mathbb{E}[{X_{i}}])^{{d_{i}}}}].\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Denote <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_116"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$x=1-\frac{1}{1-p}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_117"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathbb{E}{[({X_{i}}-\mathbb{E}[{X_{i}}])]^{{d_{i}}}}=p{(1-p)^{{d_{i}}}}(1-{x^{{d_{i}}-1}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and thus 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_014">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∏</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]={(1-p)^{d}}{\sum \limits_{k=0}^{d}}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right){p^{k}}\sum \limits_{{d_{1}}\dots {d_{k}}\gt 0}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right){\prod \limits_{i=1}^{k}}(1-{x^{{d_{i}}-1}}).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
With some further simplifications and grouping we can write 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_015">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌊</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌋</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∏</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>︸</mml:mo></mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]={(1-p)^{d}}{\sum \limits_{k=1}^{\lfloor \frac{d}{2}\rfloor }}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right){p^{k}}\underset{{U_{k}}}{\underbrace{\sum \limits_{{d_{1}}\dots {d_{k}}\geqslant 2}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right){\prod \limits_{i=1}^{k}}(1-{x^{{d_{i}}-1}})}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
or equivalently 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_016">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌊</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌋</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∏</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]={\sum \limits_{k=1}^{\lfloor \frac{d}{2}\rfloor }}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right){(pq)^{k}}\sum \limits_{{d_{1}}\dots {d_{k}}\gt 1}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right){\prod \limits_{i=1}^{k}}({q^{{d_{i}}-1}}-{(-p)^{{d_{i}}-1}}).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
This finishes the proof. In addition to that, in what follows, we discuss how to further group terms and speed up computations. We can write 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_017">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">⋯</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {U_{k}}={\sum \limits_{j=0}^{k}}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{k}{j}\right)\sum \limits_{{d_{1}}\dots {d_{j}}\gt 1}\sum \limits_{{d_{j+1}}\dots {d_{k}}\gt 1}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right){(-1)^{j}}{x^{{d_{1}}+\cdots +{d_{j}}-j}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
and since <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_118"><alternatives><mml:math>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">⋯</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">⋯</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">⋯</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right)=\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{{d_{1}}+\cdots +{d_{j}}}{{d_{1}}\dots {d_{j}}}\right)\cdot \left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d-({d_{1}}+\cdots +{d_{j}})}{{d_{j+1}}\dots {d_{k}}}\right)\cdot \left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}+\cdots +{d_{j}}}\right)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we obtain 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_018">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {U_{k}}={\sum \limits_{j=0}^{k}}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{k}{j}\right)\sum \limits_{\ell }\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{\ell }\right)\sum \limits_{{d_{1}}\dots {d_{k}}\gt 1}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{\ell }{{d_{1}}\dots {d_{j}}}\right)\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d-\ell }{{d_{j+1}}\dots {d_{k}}}\right){(-1)^{j}}{x^{\ell -j}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
and thus 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_019">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right left" columnspacing="0pt">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd"/>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[\begin{aligned}{}{U_{k}}& ={\sum \limits_{j=0}^{k}}{\sum \limits_{\ell =0}^{d}}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{k}{j}\right)\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{\ell }\right)j!(k-j)!{S_{2}}(\ell ,j){S_{2}}(d-\ell ,k-j){(-1)^{j}}{x^{\ell -j}}\\ {} & =k!{\sum \limits_{\ell =0}^{d}}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{\ell }\right){\sum \limits_{j=0}^{k}}{S_{2}}(\ell ,j){S_{2}}(d-\ell ,k-j){(-1)^{j}}{x^{\ell -j}},\end{aligned}\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_119"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${S_{2}}(n,k)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denotes the number of ways of partitioning an <italic>n</italic>-element set into <italic>k</italic> subsets of cardinality at least 2 (a variation on Stirling numbers of the second kind). This can be used to develop an equivalent, but faster to compute, formula.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_021">
<label>5</label>
<title>Applications</title>
<sec id="j_vmsta260_s_022">
<label>5.1</label>
<title>Proof of Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_007">4</xref></title>
<p>Throughout the proof, we will use the elementary estimates <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_120"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${(m/\mathrm{e})^{m}}\leqslant m!\leqslant {m^{m}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (the second inequality is obvious, the first one follows by rearranging to <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_121"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>⩾</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathrm{e}^{m}}\geqslant \frac{{m^{m}}}{m!}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and Taylor’s expansion) and <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_122"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${(n/k)^{k}}\leqslant \left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right)\leqslant {(n\mathrm{e}/k)^{k}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (see, for example, [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta260_ref_006">6</xref>]).</p>
<p>By applying Remark <xref rid="j_vmsta260_stat_005">1</xref> we can assume <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_123"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$p\leqslant \frac{1}{2}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_124"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$q\geqslant p$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and thus <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_125"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\leqslant {q^{{d_{i}}-1}}-{(-p)^{{d_{i}}-1}}\leqslant p+q=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for any <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_126"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${d_{i}}\geqslant 2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In view of Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_004">3</xref>, we obtain the bound 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_020">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌊</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌋</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]\leqslant {\sum \limits_{k=1}^{\lfloor \frac{d}{2}\rfloor }}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right){(pq)^{k}}\sum \limits_{{d_{1}}\dots {d_{k}}\geqslant 2}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Since we have 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_021">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \sum \limits_{{d_{1}}\dots {d_{k}}\geqslant 2}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right)\leqslant \sum \limits_{{d_{1}}\dots {d_{k}}\geqslant 0}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right)={k^{d}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
we further obtain 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_022">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌊</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌋</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]\leqslant {\sum \limits_{k=1}^{\lfloor \frac{d}{2}\rfloor }}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right){(pq)^{k}}{k^{d}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Denoting <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_127"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}=pq$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and using the bound <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_128"><alternatives><mml:math>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right)\leqslant {(n\mathrm{e}/k)^{k}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we finally obtain 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_023">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌊</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌋</mml:mo>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌊</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌋</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]\leqslant \lfloor d/2\rfloor \cdot \max \{{\mathrm{e}^{k}}{k^{d-k}}\cdot {(n{\sigma ^{2}})^{k}}:1\leqslant k\leqslant \lfloor d/2\rfloor \},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
so that (noticing that <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_129"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${(d/2)^{1/d}}\leqslant {(5/2)^{1/5}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_130"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$d\geqslant 2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>) 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_024">
<label>(6)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌊</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌋</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\left(\mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]\right)^{\frac{1}{d}}}\leqslant {(5/2)^{1/5}}{\mathrm{e}^{1/2}}\cdot \max \{{k^{1-\frac{k}{d}}}\cdot {(n{\sigma ^{2}})^{\frac{k}{d}}}:1\leqslant k\leqslant \lfloor d/2\rfloor \}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
<p>We now move on to the lower bound. The idea is to fix <italic>k</italic> and look at terms such that <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_131"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${d_{1}},\dots ,{d_{k}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> are nearly equal, to make <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_132"><alternatives><mml:math>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
</mml:math><tex-math><![CDATA[$\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> possibly large.</p>
<p>Let us write <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_133"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$d=k\cdot r+\ell $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with an integer <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_134"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$r\geqslant 2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and nonnegative integer <italic>ℓ</italic> such that <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_135"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\leqslant \ell \lt k$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>; this is possible as <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_136"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$k\leqslant d/2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, by writing <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_137"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$d=k\cdot r+\ell $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> where <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_138"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\leqslant \ell \lt k$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Define <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_139"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${d_{i}}=r+1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> when <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_140"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$1\leqslant i\leqslant \ell $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_141"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${d_{i}}=r$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> when <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_142"><alternatives><mml:math>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\ell \lt i\leqslant k$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, so that <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_143"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∑</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\textstyle\sum _{i}}{d_{i}}=d$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. For this tuple <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_144"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$({d_{i}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_025">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∏</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>⩾</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∑</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right)=\frac{d!}{{\textstyle\textstyle\prod _{i=1}^{k}}{d_{i}}!}\geqslant \frac{d!}{(r+1){!^{{\textstyle\sum _{i}}{d_{i}}}}}=\frac{d!}{{(r+1)^{d}}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Since <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_145"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>!</mml:mo>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$d!\geqslant {(d/\mathrm{e})^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_146"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>⩽</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$r+1\leqslant \frac{3}{2}r$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_147"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$d/r\geqslant k$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, it follows that 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_026">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{d}{{d_{1}}\dots {d_{k}}}\right)\geqslant {\left(\frac{2k}{3\mathrm{e}}\right)^{d}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
<p>When <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_148"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${d_{i}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> are even, we have <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_149"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>·</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[${q^{{d_{i}}-1}}-{(-p)^{{d_{i}}-1}}={q^{{d_{i}}-1}}+{p^{{d_{i}}-1}}\geqslant 2\cdot \frac{1}{{2^{{d_{i}}-1}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> by Jensen’s inequality applied to the function <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_150"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$u\to {u^{{d_{i}}-1}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_151"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$p+q=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Since in the summation we consider <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_152"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${({d_{i}})_{i}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> such that <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_153"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∑</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\textstyle\sum _{i}}{d_{i}}=d$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_154"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${d_{i}}\geqslant 2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we obtain 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_027">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∏</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∏</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\prod \limits_{i=1}^{k}}({q^{{d_{i}}-1}}-{(-p)^{{d_{i}}-1}})\geqslant \prod \limits_{k}{2^{2-{d_{i}}}}={2^{2k-d}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
<p>The above two bounds, in view of Theorem <xref rid="j_vmsta260_stat_004">3</xref>, imply that 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_028">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:munderover accentunder="false" accent="false">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∑</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌊</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌋</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]\geqslant {(3\mathrm{e})^{-d}}{\sum \limits_{k=1}^{\lfloor \frac{d}{2}\rfloor }}\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right){(pq)^{k}}{k^{d}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Denoting <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_155"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sigma ^{2}}=pq$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and using the bound <inline-formula id="j_vmsta260_ineq_156"><alternatives><mml:math>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mfrac linethickness="0.0pt">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mfenced>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$\left(\genfrac{}{}{0.0pt}{}{n}{k}\right)\geqslant {(n/k)^{k}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we finally obtain 
<disp-formula id="j_vmsta260_eq_029">
<label>(7)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced separators="" open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>⩾</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>·</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo>⩽</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌊</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">⌋</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\left(\mathbb{E}[{(S-\mathbb{E}[S])^{d}}]\right)^{1/d}}\geqslant {(3\mathrm{e})^{-1}}\cdot \max \{{k^{1-\frac{k}{d}}}\cdot {(n{\sigma ^{2}})^{\frac{k}{d}}}:1\leqslant k\leqslant \lfloor d/2\rfloor \},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
which finishes the proof.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="j_vmsta260_s_023">
<label>6</label>
<title>Conclusion</title>
<p>This paper introduces novel and simpler formulas for binomial moments, derived by a combinatorial argument coupled with clever algebraic simplification which relies on symmetrization. An important application leads to sharp asymptotics for the growth of central binomial moments. Moreover, explicit algorithms and the working implementation are provided.</p>
</sec>
</body>
<back>
<app-group>
<app id="j_vmsta260_app_001"><label>A</label>
<title>Implementation</title>
<p>The implementation with examples is also available at <uri>https://osf.io/hjscb/</uri>.</p><graphic xlink:href="vmsta260_g004.jpg"/> <graphic xlink:href="vmsta260_g005.jpg"/> <graphic xlink:href="vmsta260_g006.jpg"/> <graphic xlink:href="vmsta260_g007.jpg"/></app></app-group>
<ack id="j_vmsta260_ack_001">
<title>Acknowledgement</title>
<p>The author thanks to Peter Occil for correcting a mistaken inequality that occurred in the earlier version of this manuscript, and the anonymous reviewer for comments that leaded to a simplified version of the asymptotic bound.</p></ack>
<ref-list id="j_vmsta260_reflist_001">
<title>References</title>
<ref id="j_vmsta260_ref_001">
<label>[1]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Agresti</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Coull</surname>, <given-names>B.A.</given-names></string-name>: <article-title>Approximate is better than “exact” for interval estimation of binomial proportions</article-title>. <source>The American Statistician</source> <volume>52</volume>(<issue>2</issue>), <fpage>119</fpage>–<lpage>126</lpage> (<year>1998</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=1628435">MR1628435</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.2307/2685469" xlink:type="simple">https://doi.org/10.2307/2685469</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_002">
<label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Balakrishnan</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Johnson</surname>, <given-names>N.L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kotz</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>: <article-title>A note on relationships between moments, central moments and cumulants from multivariate distributions</article-title>. <source>Statistics &amp; probability letters</source> <volume>39</volume>(<issue>1</issue>), <fpage>49</fpage>–<lpage>54</lpage> (<year>1998</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=1649335">MR1649335</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1016/S0167-7152(98)00027-3" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1016/S0167-7152(98)00027-3</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_003">
<label>[3]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Bényi</surname>, <given-names>Á.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Manago</surname>, <given-names>S.M.</given-names></string-name>: <article-title>A recursive formula for moments of a binomial distribution</article-title>. <source>The College Mathematics Journal</source> <volume>36</volume>(<issue>1</issue>), <fpage>68</fpage>–<lpage>72</lpage> (<year>2005</year>)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_004">
<label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Boyadzhiev</surname>, <given-names>K.N.</given-names></string-name>: <article-title>Close encounters with the Stirling numbers of the second kind</article-title>. <source>Mathematics Magazine</source> <volume>85</volume>(<issue>4</issue>), <fpage>252</fpage>–<lpage>266</lpage> (<year>2012</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=2993818">MR2993818</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.4169/math.mag.85.4.252" xlink:type="simple">https://doi.org/10.4169/math.mag.85.4.252</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_005">
<label>[5]</label><mixed-citation publication-type="chapter"><string-name><surname>Buchberger</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>: <chapter-title>Gröbner bases: A short introduction for systems theorists</chapter-title>. In: <source>International Conference on Computer Aided Systems Theory</source>, pp. <fpage>1</fpage>–<lpage>19</lpage> (<year>2001</year>). <publisher-name>Springer</publisher-name> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=1868810">MR1868810</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1023/A:1011949421611" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1023/A:1011949421611</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_006">
<label>[6]</label><mixed-citation publication-type="book"><string-name><surname>Cormen</surname>, <given-names>T.H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Leiserson</surname>, <given-names>C.E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rivest</surname>, <given-names>R.L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Stein</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>: <source>Introduction to Algorithms</source>, <edition>2nd</edition> edn. <publisher-name>The MIT Press</publisher-name> (<year>2001</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=1848805">MR1848805</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_007">
<label>[7]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Daniel Paulino</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Soares</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Neuhaus</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>: <article-title>Binomial regression with misclassification</article-title>. <source>Biometrics</source> <volume>59</volume>(<issue>3</issue>), <fpage>670</fpage>–<lpage>675</lpage> (<year>2003</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=2004272">MR2004272</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1111/1541-0420.00077" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1111/1541-0420.00077</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_008">
<label>[8]</label><mixed-citation publication-type="other"><string-name><surname>De Moivre</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>: Approximatio ad summum terminorum binomii seriem expansi. Proceedings of the Royal Society (1733)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_009">
<label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Fraas</surname>, <given-names>J.W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Newman</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>: <article-title>A binomial test of model fit</article-title>. <source>Structural Equation Modeling: A Multidisciplinary Journal</source> <volume>1</volume>(<issue>3</issue>), <fpage>268</fpage>–<lpage>273</lpage> (<year>1994</year>)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_010">
<label>[10]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Gaudry</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Schost</surname>, <given-names>É.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Thiéry</surname>, <given-names>N.M.</given-names></string-name>: <article-title>Evaluation properties of symmetric polynomials</article-title>. <source>International Journal of Algebra and Computation</source> <volume>16</volume>(<issue>03</issue>), <fpage>505</fpage>–<lpage>523</lpage> (<year>2006</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=2241620">MR2241620</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1142/S0218196706003128" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1142/S0218196706003128</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_011">
<label>[11]</label><mixed-citation publication-type="other"><string-name><surname>Goodson</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>: Most winning A/B test results are illusory. Whitepaper, Qubit (2014)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_012">
<label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Graham</surname>, <given-names>R.L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Knuth</surname>, <given-names>D.E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Patashnik</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>: <article-title>Concrete mathematics: a foundation for computer science</article-title>. <source>Computers in Physics</source> <volume>3</volume>(<issue>5</issue>), <fpage>106</fpage>–<lpage>107</lpage> (<year>1989</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=1001562">MR1001562</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_013">
<label>[13]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Griffiths</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>: <article-title>Raw and central moments of binomial random variables via Stirling numbers</article-title>. <source>International Journal of Mathematical Education in Science and Technology</source> <volume>44</volume>(<issue>2</issue>), <fpage>264</fpage>–<lpage>272</lpage> (<year>2013</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=3172571">MR3172571</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1080/0020739X.2012.678899" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1080/0020739X.2012.678899</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_014">
<label>[14]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Joarder</surname>, <given-names>A.H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mahmood</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>: <article-title>Classroom note: An inductive derivation of Stirling numbers of the second kind and their applications in statistics</article-title>. <source>Advances in Decision Sciences</source> <volume>1</volume>(<issue>2</issue>), <fpage>151</fpage>–<lpage>157</lpage> (<year>1997</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=1609730">MR1609730</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1155/S1173912697000138" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1155/S1173912697000138</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_015">
<label>[15]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Knoblauch</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>: <article-title>Closed-form expressions for the moments of the binomial probability distribution</article-title>. <source>SIAM Journal on Applied Mathematics</source> <volume>69</volume>(<issue>1</issue>), <fpage>197</fpage>–<lpage>204</lpage> (<year>2008</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=2447945">MR2447945</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1137/070700024" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1137/070700024</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_016">
<label>[16]</label><mixed-citation publication-type="other"><string-name><surname>Laplace</surname>, <given-names>P.-S.</given-names></string-name>: Mémoire sur les approximations des formules qui sont fonctions de très grands nombres et sur leur applications aux probabilités. Memoires de l’Academie des Sciences de Paris (1810)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_017">
<label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Little</surname>, <given-names>R.J.</given-names></string-name>: <article-title>Testing the equality of two independent binomial proportions</article-title>. <source>The American Statistician</source> <volume>43</volume>(<issue>4</issue>), <fpage>283</fpage>–<lpage>288</lpage> (<year>1989</year>)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_018">
<label>[18]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Meurer</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Smith</surname>, <given-names>C.P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Paprocki</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Čertík</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kirpichev</surname>, <given-names>S.B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rocklin</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumar</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ivanov</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Moore</surname>, <given-names>J.K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Singh</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rathnayake</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vig</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Granger</surname>, <given-names>B.E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Muller</surname>, <given-names>R.P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bonazzi</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gupta</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vats</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Johansson</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pedregosa</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Curry</surname>, <given-names>M.J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Terrel</surname>, <given-names>A.R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Roučka</surname>, <given-names>v.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Saboo</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fernando</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kulal</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cimrman</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Scopatz</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>: <article-title>Sympy: symbolic computing in python</article-title>. <source>PeerJ Computer Science</source> <volume>3</volume>, <fpage>103</fpage> (<year>2017</year>). <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.7717/peerj-cs.103" xlink:type="simple">https://doi.org/10.7717/peerj-cs.103</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_019">
<label>[19]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Nguyen</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>: <article-title>A probabilistic approach to the moments of binomial random variables and application</article-title>. <source>The American Statistician</source>, <volume>75</volume>(<issue>1</issue>), <fpage>101</fpage>–<lpage>103</lpage> (<year>2019</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=4203486">MR4203486</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1080/00031305.2019.1679257" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1080/00031305.2019.1679257</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_020">
<label>[20]</label><mixed-citation publication-type="book"><string-name><surname>Patel</surname>, <given-names>J.K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Read</surname>, <given-names>C.B.</given-names></string-name>: <source>Handbook of the Normal Distribution, Second Edition</source>. <series>Statistics: A Series of Textbooks and Monographs</series>. <publisher-name>Taylor &amp; Francis</publisher-name> (<year>1996</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://books.google.fr/books?id=zoVLF0VF9UYC">https://books.google.fr/books?id=zoVLF0VF9UYC</ext-link> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=0664762">MR0664762</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_021">
<label>[21]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Potts</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>: <article-title>Note on the factorial moments of standard distributions</article-title>. <source>Australian Journal of Physics</source> <volume>6</volume>(<issue>4</issue>), <fpage>498</fpage>–<lpage>499</lpage> (<year>1953</year>)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_022">
<label>[22]</label><mixed-citation publication-type="book"><string-name><surname>Prasolov</surname>, <given-names>V.V.</given-names></string-name>: <source>Polynomials</source>, volume <volume>11</volume> of <series>Algorithms and Computation in Mathematics</series>. <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2004</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=2082772">MR2082772</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-3-642-03980-5" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1007/978-3-642-03980-5</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_023">
<label>[23]</label><mixed-citation publication-type="chapter"><string-name><surname>Skorski</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>: <chapter-title>Johnson-Lindenstrauss transforms with best confidence</chapter-title>. In: <string-name><surname>Belkin</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kpotufe</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name> (eds.) <source>Proceedings of Thirty Fourth Conference on Learning Theory</source>. <series>Proceedings of Machine Learning Research</series>, vol. <volume>134</volume>, pp. <fpage>3989</fpage>–<lpage>4007</lpage>. <publisher-name>PMLR</publisher-name> (<year>2021</year>)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_024">
<label>[24]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Skorski</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>: <article-title>Bernstein-type bounds for Beta distribution</article-title>. <source>Modern Stochastics: Theory and Applications</source> <volume>10</volume>(<issue>2</issue>), <fpage>211</fpage>–<lpage>228</lpage> (<year>2023</year>) <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=4573679">MR4573679</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_025">
<label>[25]</label><mixed-citation publication-type="book"><string-name><surname>Uspensky</surname>, <given-names>J.V.</given-names></string-name>: <source>Introduction to Mathematical Probability</source>. <publisher-name>McGraw-Hill Book Company</publisher-name> (<year>1937</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://books.google.at/books?id=aeRQAAAAMAAJ">https://books.google.at/books?id=aeRQAAAAMAAJ</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_026">
<label>[26]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Yang</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhu</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>: <article-title>A new feature selection algorithm based on binomial hypothesis testing for spam filtering</article-title>. <source>Knowledge-Based Systems</source> <volume>24</volume>(<issue>6</issue>), <fpage>904</fpage>–<lpage>914</lpage> (<year>2011</year>)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_027">
<label>[27]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Young-Xu</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chan</surname>, <given-names>K.A.</given-names></string-name>: <article-title>Pooling overdispersed binomial data to estimate event rate</article-title>. <source>BMC medical research methodology</source> <volume>8</volume>(<issue>1</issue>), <fpage>58</fpage> (<year>2008</year>)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_028">
<label>[28]</label><mixed-citation publication-type="other"><string-name><surname>Zhou</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>: Introduction to symmetric polynomials and symmetric functions. Lecture Notes for Course at Tsinghua University, available at <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://cms.zju.edu.cn/course/cn/Symmetric.pdf">http://cms.zju.edu.cn/course/cn/Symmetric.pdf</ext-link> (2003)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta260_ref_029">
<label>[29]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Zolotukhin</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nagaev</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chebotarev</surname>, <given-names>V.</given-names></string-name>: <article-title>On a bound of the absolute constant in the Berry–Esseen inequality for i.i.d. Bernoulli random variables</article-title>. <source>Modern Stochastics: Theory and Applications</source> <volume>5</volume>(<issue>3</issue>), <fpage>385</fpage>–<lpage>410</lpage> (<year>2018</year>). doi:<ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.15559/18-VMSTA113" xlink:type="simple">https://doi.org/10.15559/18-VMSTA113</ext-link> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=3868547">MR3868547</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.15559/18-vmsta113" xlink:type="simple">https://doi.org/10.15559/18-vmsta113</ext-link></mixed-citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>
