<?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">VMSTA270</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.15559/24-VMSTA270</article-id>
<article-categories><subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories>
<title-group>
<article-title>Exponential utility maximization in small/large financial markets</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-3884-0238</contrib-id>
<name><surname>Rásonyi</surname><given-names>Miklós</given-names></name><email xlink:href="mailto:Rasonyi@renyi.hu">Rasonyi@renyi.hu</email><xref ref-type="aff" rid="j_vmsta270_aff_001">a</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Sayit</surname><given-names>Hasanjan</given-names></name><email xlink:href="mailto:Hasanjan.Sayit@xjtlu.edu.cn">Hasanjan.Sayit@xjtlu.edu.cn</email><xref ref-type="aff" rid="j_vmsta270_aff_002">b</xref><xref ref-type="corresp" rid="cor1">∗</xref>
</contrib>
<aff id="j_vmsta270_aff_001"><label>a</label><institution>Rényi Institute</institution>, Budapest, <country>Hungary</country></aff>
<aff id="j_vmsta270_aff_002"><label>b</label><institution>Xi’Jiao Liverpool University</institution>, Suzhou, <country>China</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>∗</label>Corresponding author.</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="ppub"><year>2025</year></pub-date>
<pub-date pub-type="epub"><day>23</day><month>1</month><year>2025</year></pub-date><volume>12</volume><issue>2</issue><fpage>225</fpage><lpage>250</lpage><history><date date-type="received"><day>13</day><month>6</month><year>2024</year></date><date date-type="rev-recd"><day>15</day><month>10</month><year>2024</year></date><date date-type="accepted"><day>23</day><month>12</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>Obtaining a utility-maximizing optimal portfolio in a closed form is a challenging issue when the return vector follows a more general distribution than the normal one. In this paper, for markets based on finitely many assets, a closed-form expression is given for optimal portfolios that maximize an exponential utility function when the return vector follows normal mean-variance mixture models. Especially, the used approach expresses the closed-form solution in terms of the Laplace transformation of the mixing distribution of the normal mean-variance mixture model and no distributional assumptions on the mixing distribution are made.</p>
<p>Also considered are large financial markets based on normal mean-variance mixture models, and it is shown that the optimal exponential utilities in small markets converge to the optimal exponential utility in the large financial market. This shows, in particular, that to reach the best utility level investors need to diversify their investments to include infinitely many assets into their portfolio, and with portfolios based on only finitely many assets they will never be able to reach the optimum level of utility.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<label>Keywords</label>
<kwd>Expected utility</kwd>
<kwd>mean-variance mixtures</kwd>
<kwd>Hara utility functions</kwd>
<kwd>large financial markets</kwd>
<kwd>martingale measures</kwd>
</kwd-group>
<kwd-group kwd-group-type="JEL">
<label>JEL classification</label>
<kwd>G11</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="j_vmsta270_s_001">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>We consider a frictionless financial market with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_001"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$d+1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> assets. We assume the first asset is a risk-free asset with risk-free interest rate <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_002"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${r_{f}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and the remaining <italic>d</italic> assets are risky assets with returns modeled by a <italic>d</italic>-dimensional random vector <italic>X</italic>. In this note, we assume that <italic>X</italic> follows a normal mean-variance mixture (NMVM) distribution, 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_001">
<label>(1)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi><mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ X\stackrel{d}{=}\mu +\gamma Z+\sqrt{Z}AN,\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_003"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mu \in {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is location parameter, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_004"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma \in {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> controls the skewness, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_005"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\sim G$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a nonnegative random variable with distribution function <italic>G</italic>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_006"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$A\in {\mathbb{R}^{d\times d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a symmetric and positive definite <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_007"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$d\times d$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> matrix of real numbers, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_008"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$N\sim N(0,I)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a <italic>d</italic>-dimensional Gaussian random vector with identity covariance matrix <italic>I</italic> in <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_009"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathbb{R}^{d}}\times {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and <italic>N</italic> is independent of the mixing distribution <italic>Z</italic>.</p>
<p>In this paper we use the following notations. For any vectors <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_010"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>=</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:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</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">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$x={({x_{1}},{x_{2}},\dots ,{x_{d}})^{T}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_011"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</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">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$y={({y_{1}},{y_{2}},\dots ,{y_{d}})^{T}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_012"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, where the superscript <italic>T</italic> stands for the transpose of a vector, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_013"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">y</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">d</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:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lt x,y\gt ={x^{T}}y={\textstyle\sum _{i=1}^{d}}{x_{i}}{y_{i}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denotes the scalar product of the vectors <italic>x</italic> and <italic>y</italic>, and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_014"><alternatives><mml:math>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<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">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<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:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[$|x|=\sqrt{{\textstyle\sum _{i=1}^{d}}{x_{i}^{2}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denotes the Euclidean norm of the vector <italic>x</italic>. We sometimes use the short-hand notation <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_015"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>∘</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$X\sim N(\mu +\gamma z,z\Sigma )\circ G$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>), where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_016"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\Sigma ={A^{T}}A$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_017"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denotes the set of real numbers and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_018"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathbb{R}_{+}}=[0,+\infty )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denotes the set of nonnegative real numbers. Following the notations of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_013">13</xref>], <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_019"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">J</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{J}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denotes the family of infinitely divisible random variables on <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_020"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathbb{R}_{+}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_021"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{S}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denotes the set of self-decomposable random variables on <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_022"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathbb{R}_{+}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_023"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{G}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denotes the class of generalized gamma convolutions (GGCs) on <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_024"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathbb{R}_{+}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> that will be introduced later. The Laplace transformation of any distribution <italic>G</italic> is denoted by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_025"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∫</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{G}}(s)=\textstyle\int {e^{-sy}}G(dy)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. A gamma random variable with density function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_026"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$f(x)=\frac{1}{\Gamma (\alpha ){\beta ^{\alpha }}}{x^{\alpha -1}}{e^{-x/\beta }}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is denoted by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_027"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G=G(\alpha ,\beta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>A prominent example of the NMVM models is generalized hyperbolic (GH) distributions, where the mixing distribution <italic>Z</italic> follows a generalized inverse Gaussian (GIG) distribution denoted as <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_028"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">GIG</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathit{GIG}(\lambda ,a,b)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The probability density function of a GIG distribution, denoted by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_029"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">GIG</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${f_{\mathit{GIG}}}(\lambda ,a,b)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, takes the form 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_002">
<label>(2)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">GIG</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">b</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" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<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:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<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">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {f_{\mathit{GIG}}}(x;\lambda ,a,b)={\bigg(\frac{b}{a}\bigg)^{\lambda }}\frac{1}{{K_{\lambda }}(ab)}{x^{\lambda -1}}{e^{-\frac{1}{2}({a^{2}}{x^{-1}}+{b^{2}}x)}}{1_{(0,+\infty )}}(x),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_030"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${K_{\lambda }}(x)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denotes the modified Bessel function of third kind with index <italic>λ</italic> and the allowed parameter ranges for <italic>λ</italic>, <italic>a</italic>, <italic>b</italic> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_002">2</xref>) are (i) <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_031"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$a\ge 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_032"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$b\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_033"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda \gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, (ii) <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_034"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$a\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_035"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$b\ge 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_036"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda \lt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, (iii) <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_037"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$a\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_038"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$b\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_039"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Here the case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_040"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$a=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (i) or the case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_041"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$b=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (ii) above need to be understood in limiting cases of (<xref rid="j_vmsta270_eq_002">2</xref>) and in these special cases we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_003">
<label>(3)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right left" columnspacing="0pt">
<mml:mtr class="split-mtr">
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">GIG</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr class="split-mtr">
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">GIG</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \begin{aligned}{}{f_{\mathit{GIG}}}(x;\lambda ,0,b)& ={\bigg(\frac{{b^{2}}}{2}\bigg)^{\lambda }}\frac{{x^{\lambda -1}}}{\Gamma (\lambda )}{e^{-\frac{{b^{2}}}{2}x}}{1_{(0,+\infty )}}(x),\hspace{1em}\lambda \gt 0,\\ {} {f_{\mathit{GIG}}}(x;\lambda ,a,0)& ={\bigg(\frac{2}{{a^{2}}}\bigg)^{\lambda }}\frac{{x^{\lambda -1}}}{\Gamma (-\lambda )}{e^{-\frac{{a^{2}}}{2x}}}{1_{(0,+\infty )}}(x),\hspace{1em}\lambda \lt 0,\end{aligned}\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_042"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\Gamma (x)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denotes the Gamma function. Here <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_043"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">GIG</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${f_{\mathit{GIG}}}(x;\lambda ,0,b)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the density function of a Gamma distribution <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_044"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(\lambda ,\frac{2}{{b^{2}}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_045"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">GIG</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${f_{\mathit{GIG}}}(x;\lambda ,a,0)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the density function of an inverse Gamma distribution <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_046"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">iG</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathit{iG}(\lambda ,\frac{{a^{2}}}{2})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>The GH distribution in dimension <italic>d</italic> is denoted by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_047"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">GH</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathit{GH}_{d}}(\lambda ,\alpha ,\beta ,\delta ,\mu ,\Sigma )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and it satisfies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_048"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">GH</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>∘</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">GIG</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathit{GH}_{d}}(\lambda ,\alpha ,\beta ,\delta ,\mu ,\Sigma )\sim N(\mu +z\Sigma \beta ,z\Sigma )\circ \mathit{GIG}(\lambda ,\delta ,\sqrt{{\alpha ^{2}}-{\beta ^{T}}\Sigma \beta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The parameter ranges of this distribution are <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_049"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda \in \mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_050"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$\alpha ,\delta \in {\mathbb{R}_{+}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_051"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$\beta ,\mu \in {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and (i′) <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_052"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\delta \ge 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_053"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\le \sqrt{{\beta ^{T}}\Sigma \beta }\lt \alpha $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_054"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda \gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, (ii′) <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_055"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\delta \gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_056"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\le \sqrt{{\beta ^{T}}\Sigma \beta }\lt \alpha $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_057"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, (iii′) <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_058"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\delta \gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_059"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\le \sqrt{{\beta ^{T}}\Sigma \beta }\le \alpha $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_060"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda \lt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The class of GH distributions includes two popular models in finance: if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_061"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda =-\frac{1}{2}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have a normal inverse Gaussian distribution which is denoted by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_062"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">NIG</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathit{NIG}_{d}}(\alpha ,\beta ,\delta ,\mu ,\Sigma )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_063"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda =\frac{1+d}{2}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have the class of hyperbolic distributions denoted by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_064"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">HYP</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathit{HYP}_{d}}(\alpha ,\beta ,\delta ,\mu ,\Sigma )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. As in the case of the GIG distributions, the case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_065"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\delta =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (i′) above and the case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_066"><alternatives><mml:math>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\sqrt{{\beta ^{T}}\Sigma \beta }=\alpha $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> or <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_067"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\alpha =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (iii′) above need to be understood as limiting cases of the GH distributions. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_068"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda \gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_069"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\delta \to 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in case (i′) above then 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_004">
<label>(4)</label><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">GH</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>∘</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd"/>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[\begin{aligned}{}{\mathit{GH}_{d}}(\lambda ,\alpha ,\beta ,\delta ,\mu ,\Sigma )& \stackrel{w}{\to }{N_{d}}(\mu +z\Sigma \beta ,z\Sigma )\circ G\bigg(\lambda ,\frac{{\alpha ^{2}}-{\beta ^{T}}\Sigma \beta }{2}\bigg)\\ {} & =:V{G_{d}}(\lambda ,\alpha ,\beta ,\mu ,\Sigma ),\end{aligned}\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_070"><alternatives><mml:math><mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\stackrel{w}{=}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denotes weak convergence of distributions and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_071"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">VG</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathit{VG}_{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> represents the class of variance gamma distributions. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_072"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda \lt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_073"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\alpha \to 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> as well as <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_074"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\beta \to 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in case (iii′) above we have the shifted <italic>t</italic> distributions with degrees of freedom <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_075"><alternatives><mml:math>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$-2\lambda $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_005">
<label>(5)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">GH</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo><mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>∘</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">iG</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<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[\[ {\mathit{GH}_{d}}(\lambda ,\alpha ,\beta ,\delta ,\mu ,\Sigma )\stackrel{w}{\to }N(\mu ,z\Sigma )\circ \mathit{iG}\bigg(\lambda ,\frac{{\delta ^{2}}}{2}\bigg)=:{t_{d}}(\lambda ,\delta ,\mu ,\Sigma ).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_076"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\alpha \to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_077"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\delta \to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_078"><alternatives><mml:math><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\frac{\delta }{\alpha }\to {\sigma ^{2}}\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we have the following relation that shows that the normal random vectors are limiting cases of the GH distributions, 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_006">
<label>(6)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">GH</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo><mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>∘</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ϵ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<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:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<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:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</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:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\mathit{GH}_{d}}(\lambda ,\alpha ,\beta ,\delta ,\mu ,\Sigma )\stackrel{w}{\to }N(\mu +z\Sigma \beta ,z\Sigma )\circ {\epsilon _{{\sigma ^{2}}}}=:N\big(\mu +{\sigma ^{2}}\Sigma \beta ,{\sigma ^{2}}\Sigma \big),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_079"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ϵ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<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:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\epsilon _{{\sigma ^{2}}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the Dirac function that equals to 1 when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_080"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<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:math><tex-math><![CDATA[$z={\sigma ^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and equals to zero otherwise, see Chapter 2 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_010">10</xref>] for the details. All of normal inverse Gaussian, hyperbolic, variance gamma, and Student <italic>t</italic> distributions are very popular models in finance, see [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_012">12</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_001">1</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_003">3</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_008">8</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_011">11</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_021">21</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_020">20</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_014">14</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_022">22</xref>] for this.</p>
<p>The class of GIG distributions belongs to the class of GGCs. A positive random variable <italic>Z</italic> is a GGC, without translation term, if there exists a positive Radon measure <italic>ν</italic> on <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_081"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathbb{R}_{+}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> such that 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_007">
<label>(7)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∫</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\mathcal{L}_{Z}}(s)=E{e^{-sZ}}={e^{-{\textstyle\textstyle\int _{0}^{\infty }}\ln (1+\frac{s}{z})\nu (dz)}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
with 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_008">
<label>(8)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∫</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">l</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∫</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\int _{0}^{1}}|lnx|\nu (dx)\lt \infty ,\hspace{2em}{\int _{1}^{\infty }}\frac{1}{x}\nu (dx)\lt \infty .\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
The measure <italic>ν</italic> is called Thorin’s measure associated with <italic>Z</italic>. For the definition of the GGCs, see the survey paper [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_013">13</xref>]. In Proposition 1.1 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_013">13</xref>], it was shown that any GGC random variable can be written as the Wiener-Gamma integral 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_009">
<label>(9)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∫</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ Z={\int _{0}^{\infty }}h(s)d{\gamma _{s}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_082"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$h(s):{\mathbb{R}_{+}}\to {\mathbb{R}_{+}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a deterministic function with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_083"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∫</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">ln</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">h</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\textstyle\int _{0}^{\infty }}\mathrm{ln}(1+h(s))ds\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_084"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\{{\gamma _{s}}\}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a standard Gamma process with the Lévy measure <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_085"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="2.5pt"/>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${e^{-x}}\frac{dx}{x},\hspace{2.5pt}x\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>Proposition 1.23 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_010">10</xref>] shows that the class of GIG random variables belongs to the class GGC. It provides the description of the corresponding Thorin’s measures (in terms of the functions <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_086"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">GIG</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${U_{\mathit{GIG}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in the proposition) for all the cases of parameters of GIG. The class of GGC distributions is rich as stated in the introduction of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_013">13</xref>] and we have the relation <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_087"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">G</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">⊂</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">S</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">⊂</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">J</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{G}\subset \mathcal{S}\subset \mathcal{J}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In our model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) the mixing distribution <italic>Z</italic> can be any distribution in <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_088"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">J</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{J}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In fact, <italic>Z</italic> can be any nonnegative random variable.</p>
<p>Given an initial endowment <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_089"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${W_{0}}\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, the investor must determine the portfolio weights <italic>x</italic> on the <italic>d</italic> risky assets to maximize the expected utility of the next period wealth. The wealth that corresponds to the portfolio weight <italic>x</italic> on the risky assets is given by 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_010">
<label>(10)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right left" columnspacing="0pt">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</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:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</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:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[\begin{aligned}{}W(x)=& {W_{0}}\big[1+\big(1-{x^{T}}1\big){r_{f}}+{x^{T}}X\big]\\ {} =& {W_{0}}(1+{r_{f}})+{W_{0}}\big[{x^{T}}(X-\mathbf{1}{r_{f}})\big]\end{aligned}\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
and the investor’s problem is 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_011">
<label>(11)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mspace width="0.2778em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \underset{x\in D}{\max }\hspace{0.2778em}EU\big(W(x)\big),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
for some domain <italic>D</italic> of the portfolio set <italic>D</italic>. Note here that <italic>x</italic> represents the portfolio weights on the risky assets and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_090"><alternatives><mml:math>
<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:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$1-{x^{T}}\mathbf{1}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the proportion of the initial wealth invested on the risk-free asset. The portfolio weights <italic>x</italic> on risky assets are allowed to be any vector in <italic>D</italic>.</p>
<p>The main goal of this paper is to discuss the solution to the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>) for an exponential utility function <italic>U</italic> when the returns of the risky assets have an NMVM distribution as in (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>). This type of utility maximization problems in one period models were studied in many papers in the past, see [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_017">17</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_018">18</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_015">15</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_029">29</xref>], [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_002">2</xref>]. Especially, the recent paper [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_003">3</xref>] made an interesting observation that, with generalized hyperbolic models and with exponential utility, the optimal portfolios of the corresponding expected utility maximization problems can be written as a sum of two portfolios that are determined by the location and skewness parameters of the model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) separately. The present paper extends their result to a more general class of NMVM models as a compliment.</p>
<p>The paper is organized as follows. In Section <xref rid="j_vmsta270_s_002">2</xref> below we present a closed-form solution for an optimal portfolio when the utility function <italic>U</italic> is exponential. In Section <xref rid="j_vmsta270_s_003">3</xref> we show that the optimal expected utilities in small financial markets converge to an overall best-expected utility in a large financial market. In Section <xref rid="j_vmsta270_s_004">4</xref> we present examples as applications of our results.</p>
</sec>
<sec id="j_vmsta270_s_002">
<label>2</label>
<title>Closed-form solution for optimal portfolios under an exponential utility</title>
<p>In this section, we study the solution to the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>) when the utility function of the investor is exponential, 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_012">
<label>(12)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ U(W)=-{e^{-aW}},\hspace{1em}a\gt 0,\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
and when the investment opportunity set consists of the above-stated <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_091"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$d+1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> assets. Below we obtain an expression that relates <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_092"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$EU(W)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> to the Laplace transformation of the mixing distribution <italic>Z</italic> as in (<xref rid="j_vmsta270_eq_014">14</xref>) below. First, observe that we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_013">
<label>(13)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo><mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</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:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ W(x)\stackrel{d}{=}{W_{0}}(1+{r_{f}})+{W_{0}}\big[{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})+{x^{T}}\gamma Z+\sqrt{{x^{T}}\Sigma x}\sqrt{Z}N(0,1)\big].\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p><statement id="j_vmsta270_stat_001"><label>Lemma 2.1.</label>
<p><italic>For any portfolio</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_093"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\in {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>such that</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_094"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<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[$EU(W(x))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is finite, we have</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_014">
<label>(14)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ EU\big(W(x)\big)=-{e^{-a{W_{0}}(1+{r_{f}})}}{e^{-a{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}}{\mathcal{L}_{Z}}\bigg(a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x\bigg),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
<italic>where</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_095"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)=E{e^{-sZ}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is the Laplace transformation of Z.</italic></p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_002"><label>Proof.</label>
<p>From (<xref rid="j_vmsta270_eq_013">13</xref>), we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_015">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right left" columnspacing="0pt">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</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:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∫</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</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:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∫</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∫</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∫</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[\begin{aligned}{}EU\big(W(x)\big)=& -E{e^{-a{W_{0}}(1+{r_{f}})-a{W_{0}}[{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})+{x^{T}}\gamma Z+\sqrt{{x^{T}}\Sigma x}\sqrt{Z}N(0,1)]}}\\ {} =& -{e^{-a{W_{0}}(1+{r_{f}})}}{e^{-a{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}}\\ {} & \times {\int _{0}^{+\infty }}E{e^{-a{W_{0}}{x^{T}}\gamma z-a{W_{0}}\sqrt{{x^{T}}\Sigma x}\sqrt{z}N(0,1)}}{f_{Z}}(z)dz\\ {} =& -{e^{-a{W_{0}}(1+{r_{f}})}}{e^{-a{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}}\\ {} & \times {\int _{0}^{+\infty }}{e^{-a{W_{0}}{x^{T}}\gamma z}}E{e^{-a{W_{0}}\sqrt{{x^{T}}\Sigma x}\sqrt{z}N(0,1)}}{f_{Z}}(z)dz\\ {} =& -{e^{-a{W_{0}}(1+{r_{f}})}}{e^{-a{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}}{\int _{0}^{+\infty }}{e^{-a{W_{0}}{x^{T}}\gamma z}}{e^{\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma xz}}{f_{Z}}(z)dz\\ {} =& -{e^{-a{W_{0}}(1+{r_{f}})}}{e^{-a{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}}{\int _{0}^{+\infty }}{e^{-(a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x)z}}{f_{Z}}(z)dz\\ {} =& -{e^{-a{W_{0}}(1+{r_{f}})}}{e^{-a{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}}{\mathcal{L}_{Z}}\bigg(a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x\bigg).\end{aligned}\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
 □</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_003"><label>Remark 2.2.</label>
<p>If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_096"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mu -\mathbf{1}{r_{f}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in our model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>), from (<xref rid="j_vmsta270_eq_014">14</xref>) we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_016">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ EU\big(W(x)\big)=-{e^{-a{W_{0}}(1+{r_{f}})}}{\mathcal{L}_{Z}}\bigg(a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x\bigg).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_097"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a strictly decreasing function, the expected utility maximization problem becomes the maximization problem of the quadratic function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_098"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in this case. Especially, if the risk-free interest rate <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_099"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${r_{f}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is zero and our model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) is such that the location parameter <italic>μ</italic> is zero, then the utility optimizing portfolio can be found by optimizing a quadratic function. Therefore for the rest of the paper, we assume that our model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) is such that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_100"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mu -\mathbf{1}{r_{f}}\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Also we assume that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_101"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with positive probability.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_004"><label>Remark 2.3.</label>
<p>By using the relation (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>) and by checking the first order condition for optimality, it is easy to see that the optimal portfolio <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_102"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> satisfies the relation 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_017">
<label>(15)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {x^{\mathrm{\star }}}=\frac{1}{a{W_{0}}}\bigg[{\Sigma ^{-1}}\gamma -\frac{{\mathcal{L}_{Z}}(g({x^{\mathrm{\star }}}))}{{\mathcal{L}^{\prime }_{Z}}(g({x^{\mathrm{\star }}}))}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})\bigg],\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_103"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(x)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is given in the expression (<xref rid="j_vmsta270_eq_018">16</xref>) below. There are several questions that one needs to address when applying the direct approach (<xref rid="j_vmsta270_eq_017">15</xref>) in obtaining the optimal portfolio <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_104"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>: (i) if the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_105"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<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[$x\to EU(W(x))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is continuously differentiable; (ii) if the optimal portfolio is the interior point of the corresponding domain; (iii) if the equation (<xref rid="j_vmsta270_eq_017">15</xref>) has a unique solution. After these questions are addressed the next challenge becomes how to compute <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_106"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> numerically. This problem is not trivial if the dimension <italic>d</italic> is a large number, i.e. <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_107"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\in {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for large <italic>d</italic>. To overcome these problems, in this paper we take different approach and obtain <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_108"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in near closed form: to calculate <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_109"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we only need to find the minimizing point of a convex function on the real line.</p></statement>
<p>Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_001">2.1</xref> expresses the expected utility in terms of the linear function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_110"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and the quadratic function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_111"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> of the portfolio <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_112"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\in {\mathbb{R}^{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. For convenience, we introduce the notations 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_018">
<label>(16)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right left" columnspacing="0pt">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="align-odd">
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="align-even">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[\begin{aligned}{}g(x)=:& a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x,\\ {} G(x)=:& {e^{-a{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}}{\mathcal{L}_{Z}}\bigg(a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x\bigg),\\ {} =& {e^{-a{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}}{\mathcal{L}_{Z}}\big(g(x)\big).\end{aligned}\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
<p>Then the relation (<xref rid="j_vmsta270_eq_014">14</xref>) becomes 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_019">
<label>(17)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ EU(W)=-{e^{a{W_{0}}(1+{r_{f}})}}G(x)=-{e^{a{W_{0}}(1+{r_{f}})}}{e^{-a{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}}{\mathcal{L}_{Z}}\big(g(x)\big).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Therefore we have the obvious relation 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_020">
<label>(18)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \arg \underset{x\in D}{\max }EU(W)=\arg \underset{x\in D}{\min }G(x)\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
for any domain <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_113"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$D\in {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> of the portfolio set. Note here that the equality in (<xref rid="j_vmsta270_eq_020">18</xref>) means the equality of two sets if there is more than one optimizing point.</p>
<p>Our goal in this section is to give a closed-form solution to the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>) for some domains of the portfolio set. Before we start our analysis, we first present the following example.</p><statement id="j_vmsta270_stat_005"><label>Example 2.4.</label>
<p>Consider the model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_114"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and with the mixing distribution <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_115"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\sim {e^{N(0,1)}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then for any <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_116"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_021">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ EU\big(W(x)\big)=-\infty .\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
To see this, assume that there is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_117"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> such that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_118"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<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[$EU(W(x))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite. Then by Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_001">2.1</xref> we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_022">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ EU\big(W(x)\big)=-{e^{-a{W_{0}}(1+{r_{f}})}}{e^{-a{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}}{\mathcal{L}_{Z}}\bigg(-\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x\bigg).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
For any <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_119"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_120"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}\Sigma x\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> as Σ is positive definite by the assumption of the model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>). Now it is well known that when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_121"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\sim {e^{N(0,1)}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_122"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> whenever <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_123"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$s\lt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_124"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(-\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x)=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> whenever <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_125"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and this contradicts the finiteness assumption of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_126"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$EU(W(x))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> made above. Thus we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_127"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$EU(W(x))=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> whenever <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_128"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>) does not have a solution when the domain <italic>D</italic> does not include the zero vector. But if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_129"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\in D$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_130"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the optimal portfolio and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_131"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mspace width="0.2778em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\max _{x\in D}}\hspace{0.2778em}EU(W(x))=-{e^{-a{W_{0}}(1+{r_{f}})}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This case corresponds to investing all the initial wealth <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_132"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${W_{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> on the risk-free asset as an optimal portfolio. We remark here that since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_133"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> by Jensen’s inequality we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_023">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</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:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ EU\big(W(x)\big)\le U\big(EW(x)\big)=U\big({W_{0}}(1+{r_{f}})+{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})\big).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
From this relation it is difficult to see that 0 is the expected utility optimizing portfolio when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_134"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\sim {e^{N(0,1)}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. But with the assistance of Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_001">2.1</xref> it becomes trivial to determine that 0 is the optimal portfolio as discussed earlier.</p></statement>
<p>Example <xref rid="j_vmsta270_stat_005">2.4</xref> shows that when the model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) satisfies the conditions in the example and when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_135"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\in D$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, the zero portfolio <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_136"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is an optimal portfolio as when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_137"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> one has <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_138"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$EU(W(x))=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> always. It is obvious that, in this case, the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_139"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\to EU(W(x))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is not differentiable at <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_140"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore we call <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_141"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> an irregular solution to the optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_020">18</xref>). Before we give the formal definition of irregularity, we first introduce the following definition.</p><statement id="j_vmsta270_stat_006"><label>Definition 2.5.</label>
<p>For any mixing distribution <italic>Z</italic>, if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_142"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_143"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$s\in \mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we set <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_144"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_145"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for some <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_146"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$s\in \mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_147"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for some <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_148"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$s\in \mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_149"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be the real number such that 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_024">
<label>(19)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="2.5pt"/>
<mml:mo>∀</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="2.5pt"/>
<mml:mo>∀</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\mathcal{L}_{Z}}(s)=E{e^{-sZ}}\lt \infty ,\hspace{2.5pt}\forall s\gt \hat{s}\hspace{1em}\text{and}\hspace{1em}{\mathcal{L}_{Z}}(s)=E{e^{-sZ}}=+\infty ,\hspace{2.5pt}\forall s\lt \hat{s}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
We call <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_150"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> the critical value (CV) of <italic>Z</italic> under the Laplace transformation. We use the acronym CV-L from now on, where <italic>L</italic> means that CV is in the context of the Laplace transformation. One can also define this CV in the context of moment-generating functions and in this case an acronym CV-M can be used. Observe that since <italic>Z</italic> is a nonnegative random variable we always have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_151"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}\le 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_007"><label>Remark 2.6.</label>
<p>In Definition <xref rid="j_vmsta270_stat_006">2.5</xref>, the value of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_152"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> at <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_153"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$s=\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is not specified. Both the cases <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_154"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_155"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> are possible. For example, if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_156"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\sim {e^{N(0,1)}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_157"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and clearly <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_158"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(0)=1\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_159"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\sim {x^{\alpha -1}}{e^{-x/\beta }}/[\Gamma (\alpha ){\beta ^{\alpha }}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a Gamma distribution, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_160"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)=1/[{(1+\beta s)^{\alpha }}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In this case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_161"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-1/\beta $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_162"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p></statement>
<p>Below we define some domains for the portfolio set. 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_025">
<label>(20)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right left" columnspacing="0pt">
<mml:mtr class="split-mtr">
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">{</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">}</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr class="split-mtr">
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:mi>∂</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">{</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">}</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr class="split-mtr">
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>∪</mml:mo>
<mml:mi>∂</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \begin{aligned}{}{S_{a}}=:& \bigg\{x\in {\mathbb{R}^{d}}:a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x\gt \hat{s}\bigg\},\\ {} \partial {S_{a}}=:& \bigg\{x\in {\mathbb{R}^{d}}:a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x=\hat{s}\bigg\},\\ {} {\bar{S}_{a}}=:& {S_{a}}\cup \partial {S_{a}}.\end{aligned}\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p><statement id="j_vmsta270_stat_008"><label>Remark 2.7.</label>
<p>Our main objective in this section is to find a closed-form solution for the optimal portfolio for the problem 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_026">
<label>(21)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mspace width="0.2778em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \underset{x\in {\mathbb{R}^{d}}}{\max }\hspace{0.2778em}EU\big(W(x)\big).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
The following relations are easy to see: 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_027">
<label>(22)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mspace width="0.2778em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \underset{x\in {\mathbb{R}^{d}}}{\max }\hspace{0.2778em}EU\big(W(x)\big)=\underset{x\in {S_{a}}}{\max }EU\big(W(x)\big),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_163"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_028">
<label>(23)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mspace width="0.2778em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \underset{x\in {\mathbb{R}^{d}}}{\max }\hspace{0.2778em}EU\big(W(x)\big)=\underset{x\in {\bar{S}_{a}}}{\max }EU\big(W(x)\big),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_164"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})\lt +\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Observe here that if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_165"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}\lt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_166"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${S_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a nonempty set as the zero vector <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_167"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is in it. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_168"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then the set <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_169"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\bar{S}_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is nonempty as <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_170"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is in it.</p></statement>
<p>In this section we attempt to give closed-form solutions to the problems (<xref rid="j_vmsta270_eq_027">22</xref>) and (<xref rid="j_vmsta270_eq_028">23</xref>) above. Our approach for this is based on the following idea: we fix the term <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_171"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> at some constant level <italic>c</italic> and optimize the quadratic term <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_172"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_014">14</xref>). More specifically, we solve the optimization problem 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_029">
<label>(24)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right left" columnspacing="0pt">
<mml:mtr class="split-mtr">
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">max</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mspace width="0.2778em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr class="split-mtr">
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mspace width="2.5pt"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \begin{aligned}{}\underset{x}{\max }\hspace{0.2778em}& a{W_{0}}{x^{T}}\gamma -\frac{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{2}{x^{T}}\Sigma x,\\ {} \mathrm{s}.\mathrm{t}.\hspace{2.5pt}& {x^{T}}(\mu -{r_{f}}\mathbf{1})=c\end{aligned}\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
first, and plug in the solution, which we denote by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_173"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, into the expression (<xref rid="j_vmsta270_eq_014">14</xref>) so that the utility maximization problem becomes an optimization problem of a function of one variable <italic>c</italic>.</p><statement id="j_vmsta270_stat_009"><label>Lemma 2.8.</label>
<p><italic>Consider the optimization problem (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_026"><italic>21</italic></xref><italic>). Let</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_174"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{x}\in {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>be a solution to this problem. Then</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_175"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>solves (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_029"><italic>24</italic></xref><italic>) for some c.</italic></p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_010"><label>Proof.</label>
<p>Define <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_176"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{c}=:{\bar{x}^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_177"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\tilde{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be the solution to the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) with <italic>c</italic> replaced by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_178"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{c}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (here the solution is unique as Σ is positive definite by assumption). By the optimality of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_179"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\tilde{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_180"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(\bar{x})\le g(\tilde{x})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_181"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a decreasing function, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_182"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<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[${\mathcal{L}_{Z}}(g(\tilde{x}))\le {\mathcal{L}_{Z}}(g(\bar{x}))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_183"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">l</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">l</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{c}={\bar{x}^{T}}(\mu -\mathbf{l}{r_{f}})={\tilde{x}^{T}}(\mu -\mathbf{l}{r_{f}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_184"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(\tilde{x})\le G(\bar{x})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This shows that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_185"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<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[$EU(W(\tilde{x}))\ge EU(W(\bar{x}))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. But <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_186"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is optimal for (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>) with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_187"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$D={\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore we should have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_188"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<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[$EU(W(\tilde{x}))=EU(W(\bar{x}))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_189"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(\tilde{x})=G(\bar{x})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and this in turn implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_190"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(\bar{x})=g(\tilde{x})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> again due to <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_191"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">l</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">l</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{c}={\bar{x}^{T}}(\mu -\mathbf{l}{r_{f}})={\tilde{x}^{T}}(\mu -\mathbf{l}{r_{f}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The uniqueness of the optimization point for (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) then implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_192"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{x}=\tilde{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.  □</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_011"><label>Remark 2.9.</label>
<p>Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_009">2.8</xref> gives a characterization of the optimal portfolios for the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>). But it doesn’t tell us if the optimal portfolio for the problem (<xref rid="j_vmsta270_stat_009">2.8</xref>) is unique. It shows only that any optimal portfolio for the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>) solves a quadratic optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) for some appropriate <italic>c</italic>. Now consider the case of Example <xref rid="j_vmsta270_stat_005">2.4</xref>. In the setting of this example, consider the utility maximization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>). Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_193"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\in {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, as explained in Example <xref rid="j_vmsta270_stat_005">2.4</xref>, the vector <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_194"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the solution to the optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>). Now let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_195"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be the optimal solution to the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_196"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$c=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (which means <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_197"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${({x^{\mathrm{\star }}})^{T}}(\mu -{r_{f}}\mathbf{1}))=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>). Then we should have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_198"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x^{\mathrm{\star }}})\ge g(\hat{x})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. But if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_199"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x^{\mathrm{\star }}})\gt g(\hat{x})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_200"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> cannot be an optimal solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>). Therefore we should have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_201"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x^{\mathrm{\star }}})=g(\hat{x})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The uniqueness of the optimal solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_202"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$c=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> then implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_203"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}=\hat{x}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_012"><label>Definition 2.10.</label>
<p>Consider the optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>) for some given model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) and for some domain <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_204"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">⊂</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$D\subset {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_205"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denote the CV-L of the mixing distribution <italic>Z</italic>. Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_206"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">D</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}\in D$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be a solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>). We say that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_207"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is irregular if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_208"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x^{\mathrm{\star }}})=\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_209"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x^{\mathrm{\star }}})\gt \hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we call the solution <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_210"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> regular.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_013"><label>Remark 2.11.</label>
<p>Clearly, the definition of irregular and regular solutions depends on the CV-L number <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_211"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> of the mixing distribution <italic>Z</italic> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>). If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_212"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then the solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>) cannot be irregular. Therefore, the irregularity can happen only when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_213"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})\lt +\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Observe that the solution <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_214"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$x=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in Example <xref rid="j_vmsta270_stat_005">2.4</xref> is an irregular solution.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_014"><label>Remark 2.12.</label>
<p>Consider the optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>). From Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_009">2.8</xref>, any optimal portfolio <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_215"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a solution to the quadratic optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_216"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}(\mu -{r_{f}}\mathbf{1})={c^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for some fixed <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_217"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${c^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_218"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is irregular, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_219"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x^{\mathrm{\star }}})=\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The optimality and uniqueness (on the hyperplane <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_220"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}(\mu -{r_{f}}\mathbf{1})={c^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>) of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_221"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> implies that we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_222"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(x)\lt g({x^{\mathrm{\star }}})=\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_223"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\ne {x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> on the hyperplane <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_224"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}(\mu -{r_{f}}\mathbf{1})={c^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_225"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$EU(W(x))=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_226"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\ne {x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> on the hyperplane <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_227"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}(\mu -{r_{f}}\mathbf{1})={c^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. From this we conclude that if the optimal portfolio for the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) is irregular, then any small neighborhood of this portfolio contains some portfolios with infinite expected utility. In comparison, if the optimal portfolio is regular, then it has a small ball around it with finite expected value for each portfolio in this small ball.</p></statement>
<p>As it was shown in Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_009">2.8</xref>, the solutions to the utility maximization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>) can be obtained by solving the quadratic optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>). For a given optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>), if we know the corresponding <italic>c</italic> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) such that the solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) is the solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>), then we just need to solve the optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) to obtain the optimal portfolio. But figuring out such an <italic>c</italic> is not a trivial issue. We first prove following lemma.</p><statement id="j_vmsta270_stat_015"><label>Lemma 2.13.</label>
<p><italic>For any real number c, when</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_228"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})=c$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>, the maximizing point</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_229"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>of</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_230"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(x)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is given by</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_030">
<label>(25)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {x_{c}}=\frac{1}{a{W_{0}}}\big[{\Sigma ^{-1}}\gamma -{q_{c}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})\big],\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
<italic>and we have</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_031">
<label>(26)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<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:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ g({x_{c}})=\frac{1}{2}{\gamma ^{T}}{\Sigma ^{-1}}\gamma -\frac{{q_{c}^{2}}}{2}{(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})^{T}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}}),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
<italic>where</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_032">
<label>(27)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {q_{c}}=\frac{{\gamma ^{T}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})-a{W_{0}}c}{{(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})^{T}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_016"><label>Proof.</label>
<p>We form the Lagrangian <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_231"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">L</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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[$L=g(x)+\lambda (c-{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}}))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with the Lagrangian parameter <italic>λ</italic>. Denoting the maximizing point by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_232"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, the first order condition gives 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_033">
<label>(28)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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[\[ {x_{c}}=\frac{1}{a{W_{0}}}{\Sigma ^{-1}}\gamma -\frac{\lambda }{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}}).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
We plug <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_233"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> into <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_234"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})=c$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and obtain 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_034">
<label>(29)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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[\[ c=\frac{1}{a{W_{0}}}{\gamma ^{T}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})-\frac{\lambda }{{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})^{T}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}}).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
From this we find <italic>λ</italic> as 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_035">
<label>(30)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \lambda =\frac{a{W_{0}}{\gamma ^{T}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})-c{a^{2}}{W_{0}^{2}}}{{(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})^{T}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Then we plug <italic>λ</italic> into the expression (<xref rid="j_vmsta270_eq_033">28</xref>) of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_235"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> above and obtain (<xref rid="j_vmsta270_eq_030">25</xref>). To obtain (<xref rid="j_vmsta270_eq_031">26</xref>), we plug <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_236"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> into <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_237"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(x)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_018">16</xref>). After doing some algebra, we obtain 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_036">
<label>(31)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<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:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<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:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ g({x_{c}})=\frac{1}{2}{\gamma ^{T}}{\Sigma ^{-1}}\gamma -\frac{1}{2}{q_{c}^{2}}{(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})^{T}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}}),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_238"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> given as in (<xref rid="j_vmsta270_eq_032">27</xref>). This completes the proof.  □</p></statement>
<p>For the rest of the paper, as in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_003">3</xref>], for convenience, we use the notations 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_037">
<label>(32)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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[\[ \mathcal{A}={\gamma ^{T}}{\Sigma ^{-1}}\gamma ,\hspace{1em}\mathcal{C}={(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})^{T}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}}),\hspace{1em}\mathcal{B}={\gamma ^{T}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}}).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
We first observe that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_239"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{C}\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> due to the assumption in Remark <xref rid="j_vmsta270_stat_003">2.2</xref> and the assumption on positive definiteness of Σ. With these notations we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_038">
<label>(33)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ g({x_{c}})=\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{{q_{c}^{2}}}{2}\mathcal{C},\hspace{2em}{q_{c}}=\frac{\mathcal{B}}{\mathcal{C}}-\frac{a{W_{0}}}{\mathcal{C}}c.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
<p>From the relation (<xref rid="j_vmsta270_eq_038">33</xref>), we express <italic>c</italic> as a function of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_240"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> as 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_039">
<label>(34)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ c=\frac{1}{a{W_{0}}}[\mathcal{B}-\mathcal{C}{q_{c}}].\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
<p>We define the function 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_040">
<label>(35)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<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:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ Q(\theta )={e^{\mathcal{C}\theta }}{\mathcal{L}_{Z}}\bigg[\frac{1}{2}\mathcal{A}-\frac{{\theta ^{2}}}{2}\mathcal{C}\bigg],\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
and we define <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_241"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=:\sqrt{\frac{\mathcal{A}-2\hat{s}}{\mathcal{C}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_242"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the IN of <italic>Z</italic>. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_243"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, the <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_244"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is understood to be equal to <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_245"><alternatives><mml:math>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Note here that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_246"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}\le 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> as <italic>Z</italic> is a nonnegative random variable. Therefore <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_247"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is well defined. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_248"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})\lt +\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_249"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite iff <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_250"><alternatives><mml:math><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\frac{1}{2}\mathcal{A}-\frac{{\theta ^{2}}}{2}\mathcal{C}\ge \hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and this translates into: <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_251"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite iff <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_252"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \in [-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_253"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_254"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite iff <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_255"><alternatives><mml:math><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\frac{1}{2}\mathcal{A}-\frac{{\theta ^{2}}}{2}\mathcal{C}\gt \hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and this translates into: <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_256"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite iff <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_257"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \in (-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>Next we prove the following lemma that relates <italic>Q</italic> to <italic>G</italic>. <statement id="j_vmsta270_stat_017"><label>Lemma 2.14.</label>
<p><italic>Let</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_258"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>be the solution to the problem (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_029"><italic>24</italic></xref><italic>) for a given c. Assume</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_259"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}\in {S_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>if</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_260"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_261"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}\in {\bar{S}_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>if</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_262"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})\lt +\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>. Then, for any x with</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_263"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})=c$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>, we have</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_041">
<label>(36)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {e^{-\mathcal{B}}}Q({q_{c}})\le G(x),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
<italic>where</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_264"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is given by (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_032"><italic>27</italic></xref><italic>) and</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_265"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{B}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is given by (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_037"><italic>32</italic></xref><italic>). We also have</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_266"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<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">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${e^{-\mathcal{B}}}Q({q_{c}})=G({x_{c}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>.</italic></p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_018"><label>Proof.</label>
<p>Note that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_267"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<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[$G(x)={e^{-a{W_{0}}{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})}}{\mathcal{L}_{Z}}(g(x))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The conditions stated on <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_268"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in the lemma ensure that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_269"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<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">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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[$G({x_{c}})={e^{-a{W_{0}}c}}{\mathcal{L}_{Z}}(g({x_{c}}))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite. Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_270"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(x)\le g({x_{c}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for any <italic>x</italic> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_271"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})=c$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> by the definition of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_272"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (the optimizing point) and also since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_273"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a decreasing function of <italic>s</italic>, we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_042">
<label>(37)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<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">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ G({x_{c}})\le G(x)\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
for any <italic>x</italic> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_274"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})=c$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. We plug <italic>c</italic> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_039">34</xref>) into the expression of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_275"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<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">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G({x_{c}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and obtain 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_043">
<label>(38)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<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">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<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:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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[\[ G({x_{c}})={e^{-\mathcal{B}}}{e^{\mathcal{C}{q_{c}}}}{\mathcal{L}_{Z}}\bigg[\frac{1}{2}\mathcal{A}-\frac{{q_{c}^{2}}}{2}\mathcal{C}\bigg]={e^{-\mathcal{B}}}Q({q_{c}}).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
 □</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_019"><label>Remark 2.15.</label>
<p>Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_017">2.14</xref> shows that the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_276"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(x)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> achieves its unique (as the solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) is unique in a hyperplane) minimum value on the hyperplane <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_277"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{T}}(\mu -{r_{f}}\mathbf{1})=c$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> at <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_278"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and its minimum value is given by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_279"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${e^{-\mathcal{B}}}Q({q_{c}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_280"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{c}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_038">33</xref>). For any <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_281"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{0}}\in [-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we can let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_282"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${c_{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be such that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_283"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{{c_{0}}}}={\theta _{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_284"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be the optimal solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) with <italic>c</italic> replaced by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_285"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${c_{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. From Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_015">2.13</xref>, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_286"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<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:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{0}})=\frac{1}{2}\mathcal{A}-\frac{{q_{{c_{0}}}^{2}}}{2}\mathcal{C}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_287"><alternatives><mml:math>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$|{q_{{c_{0}}}}|=\hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_288"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{0}})=\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_289"><alternatives><mml:math>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$|{q_{{c_{0}}}}|\lt \hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_290"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{0}})\gt \hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_020"><label>Theorem 2.16.</label>
<p><italic>Consider the optimization problem (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_026"><italic>21</italic></xref><italic>). A portfolio</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_291"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is a solution to (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_026"><italic>21</italic></xref><italic>) if and only if</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_044">
<label>(39)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {x^{\mathrm{\star }}}=\frac{1}{a{W_{0}}}\big[{\Sigma ^{-1}}\gamma -{q_{\mathit{min}}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})\big]\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
<italic>for some</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_045">
<label>(40)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {q_{\mathit{min}}}\in \arg \underset{\theta \in \Theta }{\min }Q(\theta ),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
<italic>where</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_292"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\Theta =[-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>if</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_293"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=\sqrt{\frac{\mathcal{A}-2\hat{s}}{\mathcal{C}}}\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_294"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\Theta =(-\infty ,+\infty )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>if</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_295"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>. Here</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_296"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is the CV-L of the mixing distribution Z.</italic></p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_021"><label>Proof.</label>
<p>First we show that if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_297"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>), then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_298"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is given by (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>). By Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_009">2.8</xref>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_299"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a solution to the optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) with some <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_300"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$c=\hat{c}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. By Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_015">2.13</xref>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_301"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> takes the form 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_046">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \hat{x}=\frac{1}{a{W_{0}}}\big[{\Sigma ^{-1}}\gamma -\hat{q}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})\big],\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_302"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{q}=\mathcal{B}/\mathcal{C}-(a{W_{0}}/\mathcal{C})\hat{c}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Again by Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_015">2.13</xref> we have (see (<xref rid="j_vmsta270_eq_038">33</xref>)) 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_047">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ g(\hat{x})=\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{{(\hat{q})^{2}}}{2}\mathcal{C}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_303"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_304"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(\hat{x})\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and this implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_305"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(\hat{x})\ge \hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_306"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_307"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(\hat{x})\gt \hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_308"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (note that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_309"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(\hat{x})=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_310"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(\hat{x})=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> due to the assumption <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_311"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in Remark <xref rid="j_vmsta270_stat_003">2.2</xref> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_312"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<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[$G(\hat{x})={e^{-a{W_{0}}{\hat{x}^{T}}(\mu -{r_{f}}\mathbf{1})}}{\mathcal{L}_{Z}}(g(\hat{x}))$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>). The expression of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_313"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(\hat{x})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> above then implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_314"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{q}\in \Theta $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (note here that for the case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_315"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we can’t have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_316"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\hat{q}^{2}}=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> as <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_317"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(\hat{x})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite as explained above).</p>
<p>Now we need to show <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_318"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{q}\in \arg {\min _{\theta \in \Theta }}Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. From Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_017">2.14</xref>, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_319"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(\hat{x})={e^{-\mathcal{B}}}Q(\hat{q})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Take any <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_320"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{0}}\in \Theta $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (including the case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_321"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\Theta =(-\infty ,+\infty )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>). Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_322"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${c_{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be such that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_323"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{0}}={q_{{c_{0}}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (see Remark <xref rid="j_vmsta270_stat_019">2.15</xref>). Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_324"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be the solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) with <italic>c</italic> replaced by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_325"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${c_{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. By Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_015">2.13</xref> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_326"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{0}})=\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{{({q_{{c_{0}}}})^{2}}}{2}\mathcal{C}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_327"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{0}}={q_{{c_{0}}}}\in \Theta $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_328"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{0}})\ge \hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_329"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_330"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{0}})\gt \hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_331"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore, either <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_332"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{0}}\in {S_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> or <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_333"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{0}}\in {\bar{S}_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then by Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_017">2.14</xref> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_334"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G({x_{0}})={e^{-\mathcal{B}}}Q({q_{{c_{0}}}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_335"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the optimal portfolio, it is the minimizing point for the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_336"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(x)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (see (<xref rid="j_vmsta270_eq_020">18</xref>) for this). Therefore we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_337"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(\hat{x})\le G({x_{0}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_338"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\hat{q})\le Q({q_{{c_{0}}}})=Q({\theta _{0}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_339"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is arbitrary, we conclude that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_340"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{q}\in \arg {\min _{\theta \in \Theta }}Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>Next we show that any portfolio of the form (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>) is an optimal portfolio for (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>). Fix an arbitrary <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_341"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{m}}\in \arg {\min _{\theta \in \Theta }}Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_342"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{m}}\in [-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_343"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_344"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{m}}\in (-\infty ,+\infty )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_345"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_346"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${c_{m}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be such that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_347"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{m}}={q_{{c_{m}}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_348"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{m}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be the solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) with <italic>c</italic> replaced by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_349"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${c_{m}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. By Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_015">2.13</xref>, we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_048">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {x_{m}}=\frac{1}{a{W_{0}}}\big[{\Sigma ^{-1}}\gamma -{q_{m}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})\big],\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_350"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{m}})=\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{{q_{m}^{2}}}{2}\mathcal{C}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The condition on <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_351"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{m}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> above implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_352"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{m}})\ge \hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_353"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_354"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{m}})\gt -\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_355"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore, either <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_356"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{m}}\in {S_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> or <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_357"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{m}}\in {\bar{S}_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. By Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_017">2.14</xref> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_358"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G({x_{m}})={e^{-\mathcal{B}}}Q({q_{m}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> which is a finite number. To show <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_359"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{m}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is an optimal portfolio we need to show <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_360"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G({x_{m}})\le G(x)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for any <italic>x</italic> that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_361"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(x)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite (note that either <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_362"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(x)=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> or it is finite). Fix an arbitrary <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_363"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_364"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(\bar{x})\lt +\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_365"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{c}={\bar{x}^{T}}(\mu -{r_{f}}\mathbf{1})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_366"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{\bar{c}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be the solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) with <italic>c</italic> replaced by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_367"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{c}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_368"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(x)\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we either have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_369"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\in {\bar{S}_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> or <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_370"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$x\in {S_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This means that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_371"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{\bar{c}}}\in {\bar{S}_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. By Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_015">2.13</xref> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_372"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{\bar{c}}})=\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{{q_{\bar{c}}^{2}}}{2}\mathcal{C}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_373"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\bar{c}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is given by (<xref rid="j_vmsta270_eq_038">33</xref>) with <italic>c</italic> replaced by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_374"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\bar{c}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_375"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\bar{c}}}\in [-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_376"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_377"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\bar{c}}}\in (-\infty ,+\infty )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_378"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. By the definition of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_379"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{m}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_380"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q({q_{m}})\le Q({q_{\bar{c}}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_381"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<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">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G({x_{m}})={e^{-\mathcal{B}}}Q({q_{m}})\le {e^{-\mathcal{B}}}Q({q_{\bar{c}}})=G(\bar{x})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.  □</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_022"><label>Proposition 2.17.</label>
<p><italic>Consider the optimization problem (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_026"><italic>21</italic></xref><italic>). If</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_382"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is a regular solution to (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_026"><italic>21</italic></xref><italic>) then</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_049">
<label>(41)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {x^{\mathrm{\star }}}=\frac{1}{a{W_{0}}}\big[{\Sigma ^{-1}}\gamma -{q_{\mathit{min}}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})\big],\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
<italic>for some</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_050">
<label>(42)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {q_{min}}\in \arg \underset{\theta \in (-\hat{\theta },\hat{\theta })}{\min }Q(\theta ),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
<italic>where</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_383"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=:\sqrt{\frac{\mathcal{A}-2\hat{s}}{\mathcal{C}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_384"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is the CV-L of the mixing distribution Z.</italic></p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_023"><label>Proof.</label>
<p>Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_385"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be a regular solution. By Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_009">2.8</xref>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_386"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a solution to the optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) with some <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_387"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$c=\hat{c}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. By Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_015">2.13</xref>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_388"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> takes the form 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_051">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \hat{x}=\frac{1}{a{W_{0}}}\big[{\Sigma ^{-1}}\gamma -\hat{q}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})\big]\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_389"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{q}=\mathcal{B}/\mathcal{C}-(a{W_{0}}/\mathcal{C})\hat{c}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Again by Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_015">2.13</xref> we have (see (<xref rid="j_vmsta270_eq_038">33</xref>)) 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_052">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ g(\hat{x})=\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{{(\hat{q})^{2}}}{2}\mathcal{C}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_390"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is regular, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_391"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g(\hat{x})\gt \hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. From this we conclude <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_392"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{q}\in (-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. From Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_017">2.14</xref>, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_393"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(\hat{x})={e^{-\mathcal{B}}}Q(\hat{q})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Note that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_394"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{q}={q_{\hat{c}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Now we show that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_395"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{q}\in \arg {\min _{\theta \in (-\hat{\theta },\hat{\theta })}}Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Take any <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_396"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{0}}\in (-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_397"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${c_{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be such that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_398"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{0}}={q_{{c_{0}}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (see Remark <xref rid="j_vmsta270_stat_019">2.15</xref>). Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_399"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> be the solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_029">24</xref>) with <italic>c</italic> replaced by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_400"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${c_{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. By Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_015">2.13</xref> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_401"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{0}})=\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{{({q_{{c_{0}}}})^{2}}}{2}\mathcal{C}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_402"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{0}}={q_{{c_{0}}}}\in (-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_403"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
<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>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$g({x_{0}})\gt \hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_404"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${x_{0}}\in {S_{a}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then by Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_017">2.14</xref> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_405"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<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>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G({x_{0}})={e^{-\mathcal{B}}}Q({q_{{c_{0}}}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_406"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{x}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the optimal portfolio, it is the minimizing point for the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_407"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(x)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (see (<xref rid="j_vmsta270_eq_020">18</xref>) for this). Therefore, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_408"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<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>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$G(\hat{x})\le G({x_{0}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_409"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\hat{q})\le Q({q_{{c_{0}}}})=Q({\theta _{0}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_410"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is arbitrary, we conclude that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_411"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{q}\in \arg {\min _{\theta \in (-\hat{\theta },\hat{\theta })}}Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.  □</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_024"><label>Remark 2.18.</label>
<p>Let us look at the case of Example <xref rid="j_vmsta270_stat_005">2.4</xref>. From the analysis in this example the optimal solution to the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_412"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and it is unique. Here we would like to check that this optimal portfolio <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_413"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> can also be derived from (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>). To see this, note that in this example <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_414"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_415"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )={e^{\mathcal{C}\theta }}{\mathcal{L}_{Z}}(-\frac{{\theta ^{2}}}{2}\mathcal{C})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_416"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{c}}=-\frac{a{W_{0}}}{\mathcal{C}}c$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Observe that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_417"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\in \{{x^{T}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}}):x\in {\mathbb{R}^{n}}\}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Also for any <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_418"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_419"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> as the CV-L of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_420"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\sim {e^{N(0,1)}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_421"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_422"><alternatives><mml:math>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\arg {\min _{\theta \in \Theta }}Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> has only one element <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_423"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>) gives <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_424"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${\bar{x}^{\mathrm{\star }}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> as the only optimal solution. Observe that in fact in this example we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_425"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{A}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and therefore <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_426"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Thus <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_427"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${\bar{q}_{\mathit{min}}}=\arg {\min _{\theta \in \{0\}}}Q(\theta )=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_025"><label>Remark 2.19.</label>
<p>We remark here that our closed-form formula (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>) expresses the optimal portfolio in terms of the critical value (see Definition <xref rid="j_vmsta270_stat_012">2.10</xref>) of the mixing distribution <italic>Z</italic> and its Laplace transformation which is hidden in the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_428"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This has some advantage in determining the optimal portfolio for some cases of models (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>), see our Corollary <xref rid="j_vmsta270_stat_040">4.5</xref> below for this.</p></statement></p>
</sec>
<sec id="j_vmsta270_s_003">
<label>3</label>
<title>Large financial markets</title>
<p>In the previous section we gave a closed-form solution for the optimal portfolio for an exponential utility maximizer in a market that contains one risk-free asset and finitely many risky assets with return vector that follow (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>). Our Theorem <xref rid="j_vmsta270_stat_020">2.16</xref> gives the complete characterization of the optimal portfolio in such small markets.</p>
<p>The next natural question to ask is what happens if the consumer with an exponential utility wants to increase her expected utility as much as possible by adding as many as necessary assets into her portfolio. We can best investigate this possibility by working in mathematical models with countably infinitely many assets.</p>
<p>In this section we consider a sequence of economies with increasing number of assets. In the <italic>n</italic>th economy, there are <italic>n</italic> risky assets and one riskless asset. The return vector of the risky assets in the <italic>n</italic>th economy satisfies (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>). A consumer with an exponential utility maximizes her expected utility based on the <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_429"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$n+1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> assets in each <italic>n</italic>th economy. Our main concern in this section is to investigate if the optimal expected utility of the consumer converges to a limit as <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_430"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$n\to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and we would like to identify this limit as the optimizer in the market with infinitely many assets.</p>
<p>Such “stability” of optimal investment problems was proved in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_007">7</xref>] for a wide range of models. The methods of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_007">7</xref>], however, cannot deal with exponential utilities. So we need to apply somewhat different, new arguments.</p>
<p>Our main result in this section shows that the consumer can achieve the maximum possible (in a market where she can trade on countably infinitely many risky assets) expected utility by following the sequence of optimal trading strategies in each <italic>n</italic>th economy, which are shown to converge to a limit (see our Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_033">3.6</xref> below). We call this limit portfolio the “overall best optimal portfolio” in this paper.</p>
<p>An economy that allows to trade on countably infinitely many risky assets is called a large financial market in the literature. They serve well to describe, e.g., bonds of various maturities. The first model of this type, the “Arbitrage Pricing Model” (APM), goes back to [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_026">26</xref>]. We consider a slight extension of that model in the present section. As the main result of this section, we will show that the exponential utiliy maximization problem in a large financial market can be approximated by similar problems for finitely many assets (and the latter can be solved by the results of the previous sections).</p>
<p>Before we state and prove our main result of this section, we first specify the structure of our <italic>n</italic>th economy for all <italic>n</italic>. The return on the bank account is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_431"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${R_{0}}:={r_{f}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_432"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${r_{f}}\ge 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the risk-free interest rate. For simplicity we assume <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_433"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${r_{f}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> henceforth. For <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_434"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$i=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_435"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${R_{1}}:={\gamma _{1}}Z+{\mu _{1}}+{\bar{\beta }_{1}}\sqrt{Z}{\varepsilon _{1}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the return on the “market portfolio”, which may be thought of as an investment into an index. For <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_436"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$i\ge 2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, let the return on risky asset <italic>i</italic> be given by 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_053">
<label>(43)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="eqnarray-1">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">R</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">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</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">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {R_{i}}={\gamma _{i}}Z+{\mu _{i}}+{\beta _{i}}\sqrt{Z}{\varepsilon _{1}}+{\bar{\beta }_{i}}\sqrt{Z}{\varepsilon _{i}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Here <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_437"><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">ε</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:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${({\varepsilon _{i}})_{i\ge 1}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> are assumed to be independent standard Gaussian variables, <italic>Z</italic> is a positive random variable, independent of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_438"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\varepsilon _{i}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_439"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\beta _{i}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_440"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$i\ge 2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_441"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\bar{\beta }_{i}}\ne 0,{\gamma _{i}},{\mu _{i}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_442"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$i\ge 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> are constants. The classical APM corresponds to <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_443"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≡</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\equiv 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. We refer to [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_026">26</xref>] for further discussions on that model.</p>
<p>We consider investment strategies in finite market segments. A strategy investing in the first <italic>n</italic> assets is a sequence of numbers <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_444"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ϕ</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">ϕ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\phi _{0}},{\phi _{1}},\dots ,{\phi _{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. For simplicity, we assume 0 to be initial capital and also that every asset has price 1 at time 0. Self-financing imposes <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_445"><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>0</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">ϕ</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[${\textstyle\sum _{i=0}^{n}}{\phi _{i}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, so a strategy is, in fact, described by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_446"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ϕ</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">ϕ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\phi _{1}},\dots ,{\phi _{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> which can be <italic>arbitrary</italic> real numbers. The return on the portfolio <italic>ϕ</italic> is thus 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_054">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" 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">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:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ V(\phi )={\sum \limits_{i=1}^{n}}{\phi _{i}}{R_{i}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
noting also that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_447"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${R_{0}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is assumed.</p>
<p>For a utility maximization problem to be well-posed, one should assume a certain arbitrage-free property for the market. Notice that a probability <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_448"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${Q_{n}}\sim P$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a martingale measure for the first <italic>n</italic> assets (that is, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_449"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">R</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>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${E_{{Q_{n}}}}[{R_{i}}]=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_450"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$1\le i\le n$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>) provided that 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_055">
<label>(44)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {E_{{Q_{n}}}}[{\varepsilon _{1}}|Z=z]={b_{1}}(z):=-\frac{{\gamma _{1}}\sqrt{z}}{{\bar{\beta }_{1}}}-\frac{{\mu _{1}}}{\sqrt{z}{\bar{\beta }_{1}}},\hspace{1em}z\in (0,\infty ),\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
and, for each <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_451"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$i\ge 2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_056">
<label>(45)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</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:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<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[\[ {E_{{Q_{n}}}}[{\varepsilon _{i}}|Z=z]={b_{i}}(z):=-\frac{{\gamma _{i}}\sqrt{z}}{{\bar{\beta }_{i}}}-\frac{{\mu _{i}}}{\sqrt{z}{\bar{\beta }_{i}}}-\frac{{\beta _{i}}{b_{1}}(z)\sqrt{z}}{{\bar{\beta }_{i}}},\hspace{1em}z\in (0,\infty ).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
<p>Now notice that, in fact, the set of such <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_452"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$V(\phi )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> coincides with the set of 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_057">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>:</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">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:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</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">b</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:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ V(h):={\sum \limits_{i=1}^{n}}{h_{i}}\sqrt{Z}\big({\varepsilon _{i}}-{b_{i}}(Z)\big)\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_453"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</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">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${h_{1}},\dots ,{h_{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> are arbitrary real numbers. We denote by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_454"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${H_{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> the set of all <italic>n</italic>-tuples <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_455"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</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">h</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:math><tex-math><![CDATA[$({h_{1}},\dots ,{h_{n}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. It is more convenient to use this “<italic>h</italic>-parametrization” in the sequel.</p><statement id="j_vmsta270_stat_026"><label>Assumption 3.1.</label>
<p>There are finite real numbers <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_456"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\lt c\lt C$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, such that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_457"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$c\le Z\le C$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p></statement>
<p>Let us define <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_458"><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:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">sup</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</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:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${d_{i}}:={\sup _{z\in [c,C]}}|{b_{i}}(z)|$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_459"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$i\ge 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The next assumption is similar in spirit to the no-arbitrage condition derived in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_026">26</xref>], see also [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_025">25</xref>]. <statement id="j_vmsta270_stat_027"><label>Assumption 3.2.</label>
<p>We stipulate <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_460"><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>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\textstyle\sum _{i=1}^{\infty }}{d_{i}^{2}}\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p></statement><bold>Fact.</bold> If <italic>X</italic> is standard normal then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_461"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{e^{-\theta X-{\theta ^{2}}/2}}]=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_462"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[X{e^{-\theta X-{\theta ^{2}}/2}}]=\theta $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_463"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \in \mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Notice also that, for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_464"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$p\ge 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_058">
<label>(46)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<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:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ E\big[{e^{-p\theta X-p{\theta ^{2}}/2}}\big]={e^{({p^{2}}-p){\theta ^{2}}/2}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
<p>Let us now define 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_059">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</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:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">exp</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.45em" minsize="2.45em">(</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">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:munderover>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</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:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</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">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.45em" minsize="2.45em">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {f_{n}}(z):=\exp \Bigg(-{\sum \limits_{i=1}^{n}}\big[{b_{i}}(z){\varepsilon _{i}}+{b_{i}}{(z)^{2}}\big]\Bigg).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
<p>Clearly, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_465"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</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:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{f_{n}}(z)]=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_466"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</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:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</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>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</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:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{f_{n}}(z){\varepsilon _{i}}]={b_{i}}(z)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_467"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">i</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">n</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$i=1,\dots ,n$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_468"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${Q_{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> defined by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_469"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</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:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$d{Q_{n}}/dP:={f_{n}}(Z)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> will be a martingale measure for the first <italic>n</italic> assets. Indeed, 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_060">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</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:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∫</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">c</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</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:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mspace width="0.1667em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">Law</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ E\big[{f_{n}}(Z)\big]={\int _{[c,C]}}E\big[{f_{n}}(z)\big]\hspace{0.1667em}\mathrm{Law}(Z)(dz)=1\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
and 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_061">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</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:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</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">b</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:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</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:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ε</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">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ E\big[{f_{n}}(Z){\varepsilon _{i}}|Z=z\big]=E\big[\big({\varepsilon _{i}}-{b_{i}}(z)\big){e^{-{b_{i}}(z){\varepsilon _{i}}-{b_{i}}{(z)^{2}}/2}}\big]=0,\hspace{1em}1\le i\le n.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
It follows from (<xref rid="j_vmsta270_eq_058">46</xref>) and from Assumption <xref rid="j_vmsta270_stat_027">3.2</xref> that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_470"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">sup</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">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">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</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">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sup _{n}}E[{(d{Q_{n}}/dP)^{2}}]\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> hence <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_471"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">lim</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$dQ/dP:={\lim \nolimits_{n\to \infty }}d{Q_{n}}/dP$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> exists almost surely and in <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_472"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${L^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and this is a martingale measure for <italic>all</italic> the assets, that is, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_473"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${E_{Q}}[{R_{i}}]=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_474"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$i\ge 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Note also that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_475"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{(dQ/dP)^{2}}]\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>Using the previous sections, we may find <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_476"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${h_{n}^{\ast }}\in {H_{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> such that 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_062">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {U_{n}}:=E\big[{e^{-V({h_{n}^{\ast }})}}\big]=\underset{h\in {H_{n}}}{\min }E\big[{e^{-V(h)}}\big].\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
If we wish to find (asymptotically) optimal strategies for this large financial market, then we also need to verify that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_477"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">inf</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>∪</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${U_{n}}\to U:={\inf _{h\in {\cup _{n\ge 1}}{H_{n}}}}E[{e^{-V(h)}}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> as <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_478"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$n\to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>Let us introduce 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_063">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.45em" minsize="2.45em">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</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:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.1667em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.1667em"/>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.1667em"/>
<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>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.45em" minsize="2.45em">}</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\ell _{2}}:=\Bigg\{{({h_{i}})_{i\ge 1}},\hspace{0.1667em}{h_{i}}\in \mathbb{R},\hspace{0.1667em}i\ge 1,\hspace{0.1667em}{\sum \limits_{i=1}^{\infty }}{h_{i}^{2}}\lt \infty \Bigg\}\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
which is a Hilbert space with the norm <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_479"><alternatives><mml:math>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<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>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[$||h|{|_{{\ell _{2}}}}:=\sqrt{{\textstyle\sum _{i=1}^{\infty }}{h_{i}^{2}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. We may and will identify each <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_480"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</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">h</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 stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$({h_{1}},\dots ,{h_{n}})\in {H_{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_481"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$({h_{1}},{h_{2}},\dots )\in {\ell _{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_482"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$n\ge 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Also define <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_483"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<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 mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$d:=({d_{1}},{d_{2}},\dots )\in {\ell _{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. <statement id="j_vmsta270_stat_028"><label>Theorem 3.3.</label>
<p><italic>Under Assumptions</italic> <xref rid="j_vmsta270_stat_026"><italic>3.1</italic></xref> <italic>and</italic> <xref rid="j_vmsta270_stat_027"><italic>3.2</italic></xref><italic>, one has</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_484"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${U_{n}}\to U$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>,</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_485"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$n\to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>.</italic></p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_029"><label>Proof.</label>
<p>It follows from Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_033">3.6</xref> below that there is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_486"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\bar{h}^{\ast }}\in {\ell _{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> such that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_487"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$U=E[{e^{-V({\bar{h}^{\ast }})}}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Define now <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_488"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\tilde{h}_{n}}:=({\bar{h}_{1}^{\ast }},\dots ,{\bar{h}_{n}^{\ast }})\in {H_{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. It is clear that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_489"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${U_{n}}\ge U$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_490"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{e^{-V({\tilde{h}_{n}})}}]\ge {U_{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_491"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$n\ge 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Hence it remains to establish <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_492"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{e^{-V({\tilde{h}_{n}})}}]\to U$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>Noting that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_493"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$V({\tilde{h}_{n}})\to V({h^{\ast }})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> almost surely, it suffices to show that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_494"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">sup</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sup _{n\in \mathbb{N}}}E[{e^{-2V({\tilde{h}_{n}})}}]\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This follows from 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_064">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right">
<mml:mtr>
<mml:mtd class="eqnarray-1">
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
</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:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">˜</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ E\big[{e^{-2V({\tilde{h}_{n}})}}\big]\le {e^{2\sqrt{C}||{\tilde{h}_{n}}|{|_{2}}||d|{|_{2}}}}E\big[{e^{2\sqrt{C}||{\tilde{h}_{n}}|{|_{2}}|N|}}\big]\le {e^{2\sqrt{C}||{h^{\ast }}|{|_{2}}||d|{|_{2}}}}E\big[{e^{2\sqrt{C}||{h^{\ast }}|{|_{2}}|N|}}\big],\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <italic>N</italic> is a standard normal random variable.  □</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_030"><label>Remark 3.4.</label>
<p>The main message of Theorem <xref rid="j_vmsta270_stat_028">3.3</xref> is that the sequence of optimal expected utilities in the small markets defined above is a convergent sequence, the limit being a finite number. This means that after the consumer increases the number of assets in her/his portfolio to a certain level, a further increase of the number of assets will not bring significant increments of the expected utility. It is not trivial to have some estimations on the number of assets needed for the optimal expected utility to be sufficiently close to the overall best utility level. It would be interesting to see how fast this sequence converges to the overall best utility level <italic>U</italic>. We leave this for further discussions.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_031"><label>Lemma 3.5.</label>
<p><italic>There exists</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_495"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\alpha \gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>such that, for all</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_496"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$h\in {\ell _{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>with</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_497"><alternatives><mml:math>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\| h{\| _{{\ell _{2}}}}=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>,</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_498"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$P(V(h)\le -\alpha )\ge \alpha $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>holds.</italic></p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_032"><label>Proof.</label>
<p>We follow closely the proof of Proposition 3.2 in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_007">7</xref>], see also [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_006">6</xref>]. We argue by contradiction. Assume that for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_499"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$n\ge 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, there is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_500"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>∪</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${g_{n}}=({g_{n}}(1),{g_{n}}(2),\dots )\in {\cup _{n\ge 1}}{H_{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_501"><alternatives><mml:math>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\| {g_{n}}{\| _{{\ell _{2}}}}=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_502"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$P(V({g_{n}})\le -1/n)\le 1/n$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>Clearly, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_503"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$V{({g_{n}})^{-}}\to 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in probability as <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_504"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$n\to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. We claim that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_505"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${E_{Q}}[V{({g_{n}})^{-}}]\to 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. By the Cauchy–Schwarz inequality 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_065">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</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:mo>−</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">L</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:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</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:mo>−</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
</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:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {E_{Q}}\big[V{({g_{n}})^{-}}\big]\le \| dQ/dP{\| _{{L^{2}}(P)}}{\big(E\big[{\big(V{({g_{n}})^{-}}\big)^{2}}\big]\big)^{1/2}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
However, 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_066">
<label>(47)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</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:mo>−</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</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 stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ V{({g_{n}})^{-}}\le |V({g_{n}})|\le \sqrt{C}[|N|+||d|{|_{2}}]\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
for some standard normal <italic>N</italic>. This implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_506"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">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">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</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:mo>−</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{(V{({g_{n}})^{-}})^{2}}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_507"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$n\to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and hence our claim.</p>
<p>Since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_508"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${E_{Q}}[V({g_{n}})]=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> by the martingale measure property of <italic>Q</italic>, we also get that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_509"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${E_{Q}}[V{({g_{n}})^{+}}]\to 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. It follows that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_510"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${E_{Q}}[|V({g_{n}})|]\to 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, hence <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_511"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$V({g_{n}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> goes to zero <italic>Q</italic>-a.s. (along a subsequence) and, as <italic>Q</italic> is equivalent to <italic>P</italic>, <italic>P</italic>-a.s. Using that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_512"><alternatives><mml:math>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$|V({g_{n}}){|^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_513"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">N</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$n\in \mathbb{N}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, is uniformly <italic>P</italic>-integrable by (<xref rid="j_vmsta270_eq_066">47</xref>), we get <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_514"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[V{({g_{n}})^{2}}]\to 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. An auxiliary calculation gives 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_067">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</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:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">‖</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<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">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ E\big[V{({g_{n}})^{2}}\big]=\| {g_{n}}{\| _{{\ell _{2}}}^{2}}E[Z]+{\sum \limits_{i=1}^{\infty }}{g_{n}^{2}}(i)E\big[{b_{i}^{2}}(Z)Z\big]\ge E[Z]\gt 0,\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
a contradiction proving our lemma.  □</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_033"><label>Lemma 3.6.</label>
<p><italic>There is</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_515"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${h^{\ast }}\in {\ell _{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>such that</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_516"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$U=E[{e^{-V({h^{\ast }})}}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>.</italic></p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_034"><label>Proof.</label>
<p>There are <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_517"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>∪</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${h_{n}}\in {\cup _{j\in \mathbb{N}}}{H_{j}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_518"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">N</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$n\in \mathbb{N}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, such that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_519"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</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:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{e^{-V({h_{n}})}}]\to U$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. If we had <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_520"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">sup</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sup _{n}}||{h_{n}}|{|_{{\ell _{2}}}}=\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then (taking a subsequence still denoted by <italic>n</italic>), <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_521"><alternatives><mml:math>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$||{h_{n}}|{|_{{\ell _{2}}}}\to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_522"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$n\to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. By Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_031">3.5</xref>, 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_068">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</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 stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ P\big(V({h_{n}})\le -\alpha ||{h_{n}}|{|_{{\ell _{2}}}}\big)\ge \alpha \]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
and this implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_523"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</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:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{e^{-V({h_{n}})}}]\to \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, which contradicts <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_524"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{e^{-V({h_{n}})}}]\to U\le E[{e^{0}}]=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>Then necessarily <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_525"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">sup</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\sup _{n}}||{h_{n}}|{|_{{\ell _{2}}}}\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and the Banach–Saks theorem implies that convex combinations <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_526"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\bar{h}_{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_527"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${h_{n}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> converge to some <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_528"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${h^{\ast }}\in {\ell _{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (in the norm of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_529"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>ℓ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\ell _{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>). By Fatou’s lemma, 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_069">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∗</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">lim inf</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</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:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">lim inf</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">h</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:msup>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">U</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ E\big[{e^{-V({h^{\ast }})}}\big]\le \underset{n\to \infty }{\liminf }E\big[{e^{-V({\bar{h}_{n}})}}\big]\le \underset{n\to \infty }{\liminf }E\big[{e^{-V({h_{n}})}}\big]=U,\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
using also convexity of the exponential function. This proves the statement.  □</p></statement></p>
</sec>
<sec id="j_vmsta270_s_004">
<label>4</label>
<title>Applications and examples</title>
<p>Our Theorem <xref rid="j_vmsta270_stat_020">2.16</xref> gives a closed-form expression for the optimal portfolios for the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) by using the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_530"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> defined in (<xref rid="j_vmsta270_eq_040">35</xref>). In this section, we first study some properties of this function. Then we present some examples.</p>
<p>Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_531"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{M}_{Z}}(s)=E{e^{sZ}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_532"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{K}_{Z}}(s)=\ln {\mathcal{M}_{Z}}(s)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> denote the moment generating function (MGF) and the cumulant generating function (CGF) of the mixing distribution <italic>Z</italic>, respectively. We have the obvious relation 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_070">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ Q(\theta )={e^{\mathcal{C}\theta }}{\mathcal{M}_{Z}}\bigg(\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}}-\frac{\mathcal{A}}{2}\bigg),\hspace{2em}\ln Q(\theta )=\mathcal{C}\theta +{\mathcal{K}_{Z}}\bigg(\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}}-\frac{\mathcal{A}}{2}\bigg).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Therefore the minimizing points of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_533"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_045">40</xref>) can also be found by using the MGF or KGF of <italic>Z</italic>. In the following lemma we state some properties of the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_534"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p><statement id="j_vmsta270_stat_035"><label>Lemma 4.1.</label>
<p><italic>Consider the model (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_001"><italic>1</italic></xref><italic>) with a nontrivial mixing distribution Z. Let</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_535"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>denote the CV-L of Z and</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_536"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>be defined as in Section 2. Let the function</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_537"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>be defined by (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_040"><italic>35</italic></xref><italic>). Assume our model (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_001"><italic>1</italic></xref><italic>) is such that either</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_538"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{A}\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>or</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_539"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>which ensures</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_540"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=\sqrt{(\mathcal{A}-2\hat{s})/\mathcal{C}}\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>and hence</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_541"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$(-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is a nonempty open interval. Then we have the following.</italic> 
<list>
<list-item id="j_vmsta270_li_001">
<label>a)</label>
<p><italic>The function</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_542"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is infinitely differentiable on</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_543"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$(-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>. If</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_544"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is finite and</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_545"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>or if</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_546"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>, we have</italic> 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_071">
<label>(48)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">lim</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">lim</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \underset{\theta \to {\hat{\theta }^{-}}}{\lim }Q(\theta )=+\infty ,\hspace{2em}\underset{\theta \to -{\hat{\theta }^{+}}}{\lim }Q(\theta )=+\infty .\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
<italic>When</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_547"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is finite and</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_548"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>we have</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_549"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\hat{\theta })\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>and</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_550"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(-\hat{\theta })\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>. When</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_551"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is finite and</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_552"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∉</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \notin [-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>we have</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_553"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>.</italic></p>
</list-item>
<list-item id="j_vmsta270_li_002">
<label>b)</label>
<p><italic>The function</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_554"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is strictly increasing on</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_555"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[0,\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>when</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_556"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is finite. It is strictly increasing on</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_557"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[0,+\infty )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>when</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_558"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>. We have</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_559"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${Q^{\prime }}(0)\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>which implies</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_560"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>in (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_044"><italic>39</italic></xref><italic>) cannot be zero under the stated conditions.</italic></p>
</list-item>
<list-item id="j_vmsta270_li_003">
<label>c)</label>
<p><italic>The function</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_561"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is strictly convex on the open interval</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_562"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$(-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>when</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_563"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is finite and</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_564"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{L}(\hat{s})=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>or when</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_565"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>.</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_566"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is strictly convex on</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_567"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>when</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_568"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>is finite and</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_569"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{L}(\hat{s})\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>.</italic></p>
</list-item>
</list>
</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_036"><label>Proof.</label>
<p>a) It is sufficient to prove that the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_570"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \to {\mathcal{L}_{Z}}(\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is infinitely differentiable when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_571"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \in (-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This function is a composition of two functions <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_572"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$s\to {\mathcal{L}_{Z}}(s)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_573"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \to \frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. So it is sufficient to prove the infinite differentiability of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_574"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$s\to {\mathcal{L}_{Z}}(s)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in the corresponding domain. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_575"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is <italic>k</italic>-times differentiable then we will have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_576"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}^{(k)}}(s)={(-s)^{k}}E[{Z^{k}}{e^{-sZ}}]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. To justify the change of the order of derivative with expectation for this we need to show <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_577"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{Z^{k}}{e^{-sZ}}]\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Let us look at the case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_578"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> first. In this case we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_579"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E{e^{sZ}}\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_580"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$(-\infty ,|\hat{s}|)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Thus all the moments of <italic>Z</italic> are finite. This implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_581"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E[{Z^{k}}{e^{-sZ}}]\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for any positive integer <italic>k</italic> and all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_582"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$s\in (\hat{s},+\infty )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_583"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \in (-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_584"><alternatives><mml:math><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}}\in (\hat{s},\frac{\mathcal{A}}{2})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore, when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_585"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, the infinite differentiability of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_586"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> follows. Now let us look at the case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_587"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In this case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_588"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=\sqrt{\frac{\mathcal{A}}{\mathcal{C}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and for any <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_589"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \in (-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_590"><alternatives><mml:math><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}}\in (0,\frac{\mathcal{A}}{2})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore, it is sufficient to prove infinite differentiability of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_591"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> on <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_592"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$(0,\frac{\mathcal{A}}{2})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Fix an arbitrary positive integer <italic>k</italic>. When <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_593"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$s\in (0,\frac{\mathcal{A}}{2})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_594"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${Z^{k}}/{e^{sZ}}=({Z^{k}}/{e^{sZ}}){1_{\{Z\le M\}}}+({Z^{k}}/{e^{sZ}}){1_{\{Z\gt M\}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for any positive number <italic>M</italic>. For sufficiently large <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_595"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[$M={M_{0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_596"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$({Z^{k}}/{e^{sZ}}){1_{\{Z\gt {M_{0}}\}}}\le 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_597"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${Z^{k}}/{e^{sZ}}=({Z^{k}}/{e^{sZ}}){1_{\{Z\le {M_{0}}\}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a bounded random variable. Thus <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_598"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E({Z^{k}}{e^{-sZ}})\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for any positive integer <italic>k</italic> when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_599"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$s\in (0,\frac{\mathcal{A}}{2})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This shows that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_600"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \to {\mathcal{L}_{Z}}(\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is infinitely differentiable when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_601"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> also.</p>
<p>When <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_602"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite and when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_603"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \to \hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> from the left-hand side or when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_604"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \to -\hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> from the right-hand side, the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_605"><alternatives><mml:math><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> decreasingly converges to <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_606"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (in some neighborhood of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_607"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>). Then the monotone convergence theorem gives the claim (<xref rid="j_vmsta270_eq_071">48</xref>). Now assume <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_608"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> which happens when the mixing distribution <italic>Z</italic> is a bounded nontrivial random variable. The result <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_609"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">lim</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\lim \nolimits_{\theta \to +\infty }}Q(\theta )=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is clear as both <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_610"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${e^{\mathcal{C}\theta }}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_611"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{{\theta ^{2}}}{2}\mathcal{C})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> go to <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_612"><alternatives><mml:math>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The limit <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_613"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">lim</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\lim \nolimits_{\theta \to -\infty }}Q(\theta )=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is less clear as <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_614"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${e^{\mathcal{C}\theta }}\to 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_615"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{{\theta ^{2}}}{2}\mathcal{C})\to +\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in this case. But since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_616"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with positive probability, we have a positive number <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_617"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\delta \gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_618"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$P(Z\ge \delta )\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. We have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_072">
<label>(49)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</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:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</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:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">P</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ Q(\theta )=E{e^{[\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}}-\frac{\mathcal{A}}{2}]Z+\mathcal{C}\theta }}\ge {e^{[\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}}-\frac{\mathcal{A}}{2}]\delta +\mathcal{C}\theta }}P(Z\ge \delta )\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
for all <italic>θ</italic> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_619"><alternatives><mml:math><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}}-\frac{\mathcal{A}}{2}\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then, since the right-hand side of (<xref rid="j_vmsta270_eq_072">49</xref>) goes to <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_620"><alternatives><mml:math>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_621"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \to -\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, the claim follows. The remaining property of <italic>Q</italic> in part a) above is obvious by the definition of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_622"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>b) For any <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_623"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \in (-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_073">
<label>(50)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">]</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">]</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {Q^{\prime }}(\theta )=\mathcal{C}{e^{\mathcal{C}\theta }}{\mathcal{L}_{Z}}\bigg[\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{{\theta ^{2}}}{2}\mathcal{C}\bigg]-\theta \mathcal{C}{e^{\mathcal{C}\theta }}{\mathcal{L}^{\prime }_{Z}}\bigg[\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{{\theta ^{2}}}{2}\mathcal{C}\bigg].\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Observe that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_624"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\in (-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> always (in both cases <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_625"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_626"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>). Therefore, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_627"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${Q^{\prime }}(0)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> always exists and from (<xref rid="j_vmsta270_eq_073">50</xref>) we see that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_628"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${Q^{\prime }}(0)\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Now since <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_629"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a strictly decreasing function, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_630"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}^{\prime }_{Z}}(s)\lt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_631"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${Q^{\prime }}(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_632"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${Q^{\prime }}(\theta )\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_633"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \in (0,\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. At <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_634"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_635"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</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:math><tex-math><![CDATA[$Q(0)=\mathcal{C}{\mathcal{L}_{Z}}(\mathcal{A}/2)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and clearly we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_636"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(0)\lt Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_637"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \in (0,\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. At <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_638"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta =\hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_639"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )={\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> which is either <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_640"><alternatives><mml:math>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> or finite. When it is finite we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_641"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )\lt Q(\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_642"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \in [0,\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> also.</p>
<p>c) Define <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_643"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${f_{z}}(\theta )=:{e^{\frac{\mathcal{C}}{2}z{\theta ^{2}}+\mathcal{C}\theta -\frac{\mathcal{A}}{2}z}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for any real number <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_644"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$z\ge 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_645"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \in \mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. We have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_646"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${f^{\prime }_{z}}(\theta )=(\mathcal{C}z\theta +\mathcal{C}){e^{\frac{\mathcal{C}}{2}z{\theta ^{2}}+\mathcal{C}\theta -\frac{\mathcal{A}}{2}z}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_647"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>″</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">z</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="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${f^{\prime\prime }_{z}}(\theta )=\mathcal{C}z{e^{\frac{\mathcal{C}}{2}z{\theta ^{2}}+\mathcal{C}\theta -\frac{\mathcal{A}}{2}z}}+{(\mathcal{C}z\theta +\mathcal{C})^{2}}{e^{\frac{\mathcal{C}}{2}z{\theta ^{2}}+\mathcal{C}\theta -\frac{\mathcal{A}}{2}z}}\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for any <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_648"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$z\ge 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_649"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${f_{z}}(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a strictly convex function for any fixed <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_650"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$z\ge 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore, we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_074">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</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:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {f_{z}}\big(\lambda {\theta _{1}}+(1-\lambda ){\theta _{2}}\big)\lt \lambda {f_{z}}({\theta _{1}})+(1-\lambda ){f_{z}}({\theta _{2}})\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
for any <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_651"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda \in [0,1]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_652"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{1}},{\theta _{2}}\in \mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for each fixed <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_653"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$z\ge 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This strict inequality also holds when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_654"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$z=Z$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Also, observe that when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_655"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_656"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> or when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_657"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, for <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_658"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{1}},{\theta _{2}}\in (-\hat{\theta },\hat{\theta })$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_659"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E{f_{Z}}({\theta _{1}})\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_660"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E{f_{Z}}({\theta _{2}})\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. When <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_661"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is finite and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_662"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_663"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta _{1}},{\theta _{2}}\in [-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_664"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E{f_{Z}}({\theta _{1}})\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_665"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E{f_{Z}}({\theta _{2}})\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. We take expectation to the above inequality when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_666"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$z=Z$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and obtain <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_667"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\lambda {\theta _{1}}+(1-\lambda ){\theta _{2}})\lt {\lambda _{1}}Q({\theta _{1}})+(1-\lambda )Q({\theta _{2}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This shows the strict convexity of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_668"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> stated in the lemma.  □</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_037"><label>Remark 4.2.</label>
<p>The main message of Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_035">4.1</xref> is that the optimal solution to the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) is always unique. Now assume <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_669"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})\lt \infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In this case, if the optimal portfolio <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_670"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) is irregular then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_671"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>) satisfy <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_672"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}=-\hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This means that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_673"><alternatives><mml:math>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$-\hat{\theta }$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the minimizing point of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_674"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_675"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. As <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_676"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a strictly convex function on <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_677"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> as shown in Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_035">4.1</xref>, we conclude that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_678"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a strictly increasing, strictly convex function on <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_679"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In comparison, when the solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) is regular, then the corresponding <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_680"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is strictly convex but not strictly increasing on <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_681"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[-\hat{\theta },\hat{\theta }]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_038"><label>Example 4.3.</label>
<p>Assume the mixing distribution <italic>Z</italic> in our model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) takes finitely many values <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_682"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\{{z_{i}}\}_{1\le i\le m}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with corresponding probabilities <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_683"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≤</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${({p_{i}})_{1\le i\le m}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then <italic>X</italic> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) is a mixture of normal random vectors 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_075">
<label>(51)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</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">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<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[\[ X\sim {\sum \limits_{i=1}^{m}}{p_{i}}{N_{d}}(\mu +\gamma {z_{i}},{z_{i}}\Sigma ).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
In this case, the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_684"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> takes the form 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_076">
<label>(52)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" 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">i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">C</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:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</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">θ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ Q(\theta )={\sum \limits_{i=1}^{m}}{p_{i}}{e^{(\frac{{\theta ^{2}}}{2}C-\frac{1}{2}A){z_{i}}+\theta C}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
From part c) of the above Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_035">4.1</xref> we know that the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_685"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is strictly convex on <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_686"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$(-\infty ,+\infty )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Thus the solution to the optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) is unique and it is given by (<xref rid="j_vmsta270_eq_049">41</xref>) with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_687"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}=\arg {\min _{\theta \in (-\infty ,0)}}Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Now, assume <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_688"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with probability one instead. Then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_689"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)={e^{-s}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and in this case it is easy to see that 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_077">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ Q(\theta )={e^{\frac{C}{2}({\theta ^{2}}+2\theta )-\frac{A}{2}}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
The minimizing point of this function is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_690"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta =-1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and so <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_691"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}=-1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then, from (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>), the optimal portfolio is given by 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_078">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<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[\[ {x^{\mathrm{\star }}}=\frac{1}{a{W_{0}}}{\Sigma ^{-1}}(\gamma +\mu -\mathbf{1}{r_{f}}).\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Note here that since we assumed <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_692"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <italic>X</italic> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) is a Gaussian random vector and therefore one can obtain the above optimal portfolio by direct calculation as our utility function is exponential. However, our above approach seems more convenient.</p></statement>
<p>In the next example, we look at the case of GH models.</p><statement id="j_vmsta270_stat_039"><label>Example 4.4.</label>
<p>Let us look at the case of the model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) when the mixing distribution <italic>Z</italic> is given by GIG models. First assume <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_693"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">iG</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\sim \mathit{iG}(\lambda ,\frac{{a^{2}}}{2})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, the inverse Gaussian distribution. In this case, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_694"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\lambda \lt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> by the definition of inverse Gaussian random variable. From Proposition 9 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_010">10</xref>] we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_695"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</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:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)={(\frac{2}{a\sqrt{2s}})^{\lambda }}\frac{2{K_{\lambda }}(a\sqrt{2s})}{\Gamma (-\lambda )}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and therefore <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_696"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )={e^{\mathcal{C}\theta }}{(\frac{2}{a\sqrt{\mathcal{A}-\mathcal{C}{\theta ^{2}}}})^{\lambda }}\frac{2{K_{\lambda }}(a\sqrt{\mathcal{A}-\mathcal{C}{\theta ^{2}}})}{\Gamma (-\lambda )}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In this case, the CV-L is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_697"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_698"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=\sqrt{\mathcal{A}/\mathcal{C}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_699"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, as discussed in Example <xref rid="j_vmsta270_stat_005">2.4</xref>, the optimal solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_700"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In this case, the solution <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_701"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is irregular. Note that in this case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_702"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{A}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and therefore <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_703"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_704"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma \ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_705"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and in this case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_706"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>) is given by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_707"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}=\arg {\min _{\theta \in [-\sqrt{\mathcal{A}/\mathcal{C}},0)}}Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (due to Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_035">4.1</xref>). Note that either by using the fact <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_708"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> or by using the property (A. 8) in [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_010">10</xref>] directly, one can easily check that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_709"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${(\frac{2}{a\sqrt{\mathcal{A}-\mathcal{C}{\theta ^{2}}}})^{\lambda }}\frac{2{K_{\lambda }}(a\sqrt{\mathcal{A}-\mathcal{C}{\theta ^{2}}})}{\Gamma (-\lambda )}\to 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_710"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">→</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\theta ^{2}}\to \mathcal{A}/\mathcal{C}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_711"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(-\sqrt{\frac{\mathcal{A}}{\mathcal{C}}})={e^{-\sqrt{\mathcal{A}\mathcal{C}}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In this case, it is not clear if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_712"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}=-\sqrt{\frac{\mathcal{A}}{\mathcal{C}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (the solution <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_713"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is irregular) or <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_714"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}\in (-\sqrt{\frac{\mathcal{A}}{\mathcal{C}}},0)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (the solution <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_715"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is regular).</p>
<p>Now let us look at the case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_716"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">GIG</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z\sim \mathit{GIG}(\lambda ,a,b)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_717"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$a\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_718"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$b\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Again from Proposition 9 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_010">10</xref>] we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_719"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</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:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)={(\frac{b}{\sqrt{{b^{2}}+2s}})^{\lambda }}\frac{{K_{\lambda }}(a\sqrt{{b^{2}}+2s})}{{K_{\lambda }}(ab)}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_720"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">K</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">λ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )={e^{\mathcal{C}\theta }}{(\frac{b}{\sqrt{{b^{2}}+\mathcal{A}-\mathcal{C}{\theta ^{2}}}})^{\lambda }}\frac{{K_{\lambda }}(a\sqrt{{b^{2}}+\mathcal{A}-\mathcal{C}{\theta ^{2}}})}{{K_{\lambda }}(ab)}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. In this case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_721"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-{b^{2}}/2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_722"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=\sqrt{\frac{\mathcal{A}+{b^{2}}}{\mathcal{C}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. One can easily check that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_723"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(\hat{s})=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in this case. Therefore the unique optimal solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) is given by (<xref rid="j_vmsta270_eq_049">41</xref>) and it is regular.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_040"><label>Corollary 4.5.</label>
<p><italic>Consider the model (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_001"><italic>1</italic></xref><italic>) with</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_724"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>. In this case the distribution of X is Elliptical distribution. Assume the CV-L of the mixing distribution Z is</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_725"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>. Then the corresponding optimization problem (</italic><xref rid="j_vmsta270_eq_026"><italic>21</italic></xref><italic>) has a unique solution</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_726"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula><italic>. The CV-L of Z is</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_727"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>if</italic> <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_728"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E{Z^{n}}=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> <italic>for some positive integer n.</italic></p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_041"><label>Proof.</label>
<p>Observe that in this case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_729"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{A}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and therefore <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_730"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_731"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">}</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[-\hat{\theta },\hat{\theta }]=\{0\}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_732"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>) is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_733"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. As <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_734"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> also by assumption, we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_735"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> by (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>). It is clear that this solution is unique. If <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_736"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then the Laplace transformation of <italic>Z</italic> is finite in <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_737"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$(-\infty ,|\hat{s}|)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and this would imply that all the moments of <italic>Z</italic> are finite. Therefore infiniteness of one of the moments of <italic>Z</italic> implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_738"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.  □</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_042"><label>Example 4.6</label>
<title>(Stable distributions).</title>
<p>Let us look at the case of <italic>α</italic>-stable distributions. Here we look at the 1-parametrization of the stable distributions (see Definition 1.5 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_024">24</xref>]). For other parameterizations, see [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_024">24</xref>]. A distribution <italic>W</italic> follows <italic>α</italic>-stable distribution with parameters <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_739"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\alpha \in (0,2]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_740"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\beta \in [-1,1]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_741"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\sigma \gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_742"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$u\in \mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and we write <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_743"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$W\sim S(\alpha ,\beta ,\sigma ,u)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if its characteristic function is given by 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_079">
<label>(53)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">ϕ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</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:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">tan</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="array">
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd class="array">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="normal">sign</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="array">
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<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[\[ \phi (t)=E{e^{itW}}=\left\{\begin{array}{l@{\hskip10.0pt}l}{e^{-{\sigma ^{\alpha }}|t{|^{\alpha }}[1-i\beta \mathrm{sign}(t)\mathrm{tan}(\frac{\pi \alpha }{2})]+itu}},& \alpha \ne 1,\\ {} {e^{-\sigma |t|[1+i\beta \frac{2}{\pi }\mathrm{sign}(t)\ln |t|]+itu}},& \alpha =1.\end{array}\right.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
When <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_744"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\alpha =2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, a stable distribution is a normal distribution. When <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_745"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\alpha \in (0,2)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_746"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$E{W^{2}}=+\infty $]]></tex-math></alternatives></inline-formula> for all <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_747"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\beta \in [-1,1]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_748"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\sigma \gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_749"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$u\in \mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Therefore, for the mixing distributions <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_750"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z=|W|$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_751"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\alpha \in (0,2)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_752"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\beta \in [-1,1]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_753"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\sigma \gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_754"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$u\in \mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, the corresponding CV-L is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_755"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Thus when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_756"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_757"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z=|W|$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_758"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\alpha \in (0,2)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_759"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\beta \in [-1,1]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_760"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\sigma \gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_761"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$u\in \mathbb{R}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, in the model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>), the optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) has a unique solution <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_762"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This means that when the mixing distribution <italic>Z</italic> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) is equal to the absolute value of a stable distribution with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_763"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\alpha \in (0,2)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and when <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_764"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then the optimal portfolio for an exponential utility maximizer is to invest all her/his wealth into the risk-free asset.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_043"><label>Remark 4.7.</label>
<p>Stable distributions are infinitely divisible. The characteristic functions (<xref rid="j_vmsta270_eq_079">53</xref>) of the stable laws can be obtained directly from their Lévy–Khintchine representations. The generelized central limit theorem states that stable laws are the only nontrivial limits of normalized sums of independent identically distributed random variables. As such they were proposed to model many empirical (heavy tails, skewness, etc.) financial phenomena in the past. The heavy-tailedness of them is related with the CV-L of them being <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_765"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Example <xref rid="j_vmsta270_stat_042">4.6</xref> shows that time-changed Brownian motion models with stable subordinators (the ones with Elliptical marginal distributions) always give the trivial portfolio, investing everything on the risk-free asset, as the optimal portfolio for an exponential utility maximizer.</p></statement>
<p>As pointed out in Remark <xref rid="j_vmsta270_stat_037">4.2</xref>, our Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_035">4.1</xref> shows that the solution to the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) is unique. Part b) of this lemma shows that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_766"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta =0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is not the minimizing point of the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_767"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> under the condition that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_768"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{A}\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> or <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_769"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}\ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. For this unique minimizing point <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_770"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_771"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> the first order condition (<xref rid="j_vmsta270_eq_073">50</xref>) can equivalently be written as 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_080">
<label>(54)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</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:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</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:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \frac{{\mathcal{L}^{\prime }_{Z}}(\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}})}{{\mathcal{L}_{Z}}(\frac{\mathcal{A}}{2}-\frac{\mathcal{C}}{2}{\theta ^{2}})}=\frac{1}{\theta }.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
A change of variable <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_772"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</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:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$\eta =\mathcal{A}/2-(\mathcal{C}/2){\theta ^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, which gives <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_773"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta =-\sqrt{(\mathcal{A}-2\beta )/\mathcal{C}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> due to <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_774"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta \lt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> by Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_035">4.1</xref>, then gives 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_081">
<label>(55)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \frac{{\mathcal{L}^{\prime }_{Z}}(\beta )}{{\mathcal{L}_{Z}}(\beta )}=-\sqrt{\mathcal{C}/(\mathcal{A}-2\beta )},\hspace{1em}\hat{s}\lt \beta \lt \mathcal{A}/2.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
From this we can conclude that if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_775"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a regular solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>), then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_776"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</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:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\beta _{\mathit{min}}}=:\mathcal{A}/2-(\mathcal{C}/2){q_{\mathit{min}}^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_777"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_049">41</xref>) satisfies the relation (<xref rid="j_vmsta270_eq_081">55</xref>). This observation is useful if it can be confirmed that the solution to the equation (<xref rid="j_vmsta270_eq_081">55</xref>) is unique. Then this unique solution equals to <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_778"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\beta _{\mathit{min}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Consider, for example, the case <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_779"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in the model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>). As discussed in Example <xref rid="j_vmsta270_stat_038">4.3</xref>, in this case we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_780"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)={e^{-s}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_781"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}^{\prime }_{Z}}(\beta )/{\mathcal{L}_{Z}}(\beta )=-1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and it is clear that the equation <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_782"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[$1=\sqrt{\mathcal{C}/(\mathcal{A}-2\beta )}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> has a unique solution <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_783"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\beta =\mathcal{A}/2-\mathcal{C}/2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This implies <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_784"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}^{2}}=1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> which then shows that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_785"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}=-1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the minimizing point of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_786"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>A positive random variable <italic>Z</italic> is a GGC with a generating pair <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_787"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$(\tau ,\nu )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> if 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_082">
<label>(56)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∫</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\mathcal{L}_{Z}}(s)=E{e^{-sZ}}={e^{-\tau -{\textstyle\textstyle\int _{0}^{\infty }}\ln (1+\frac{s}{z})\nu (dz)}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
If <italic>Z</italic> is a GGC with a generating pair <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_788"><alternatives><mml:math>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$(\tau ,\nu )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_789"><alternatives><mml:math><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo largeop="false" movablelimits="false">∫</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\frac{{\mathcal{L}^{\prime }_{Z}}(\beta )}{{\mathcal{L}_{Z}}(\beta )}=-\tau -{\textstyle\int _{0}^{+\infty }}\frac{1}{t-\beta }\nu (dt)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. So if the solution to (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) is regular, then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_790"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\beta _{\mathit{min}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> defined above satisfies the equation 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_083">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mo largeop="true" movablelimits="false">∫</mml:mo></mml:mstyle>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ -\tau -{\int _{|\hat{s}|}^{+\infty }}\frac{1}{t-\beta }\nu (dt)=-\sqrt{\mathcal{C}/(\mathcal{A}-2\beta )},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_791"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is the CV-L of the GGC random variable <italic>Z</italic>.</p>
<p>Now consider the case of positive <italic>α</italic>-stable random variables <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_792"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Z=S(\alpha ,1,\sigma ,u)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_793"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\lt \alpha \lt 1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_794"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$u\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Here we took <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_795"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\beta =1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (see Lemma 1.1 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_024">24</xref>]). After normalization these mixing distributions have the Laplace transformation <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_796"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}_{Z}}(s)={e^{-{s^{\alpha }}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (see Proposition 1 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_004">4</xref>] and also see [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_028">28</xref>]). Thus we have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_797"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>′</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[${\mathcal{L}^{\prime }_{Z}}(s)/{\mathcal{L}_{Z}}(s)=-{s^{\alpha }}\ln s$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Assume the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) has a regular solution (a necessary condition for this is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_798"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma \ne 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, see Corollary <xref rid="j_vmsta270_stat_040">4.5</xref>). Let <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_799"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</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:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup></mml:math><tex-math><![CDATA[${\beta _{\mathit{min}}}=\mathcal{A}/2-(\mathcal{C}/2){q_{\mathit{min}}^{2}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_800"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_049">41</xref>). Then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_801"><alternatives><mml:math>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">&lt;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$0\lt {\beta _{\mathit{min}}}\lt \mathcal{A}/2$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and due to (<xref rid="j_vmsta270_eq_081">55</xref>) it satisfies the equation 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_084">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\beta ^{\alpha }}\ln \beta =\sqrt{\mathcal{C}/(\mathcal{A}-2\beta )}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
We square both sides of this equation and obtain 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_085">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathcal{A}{\beta ^{2\alpha }}{(\ln \beta )^{2}}-2{\beta ^{2\alpha +1}}{(\ln \beta )^{2}}=\mathcal{C}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
As discussed earlier, if this equation has a unique solution <italic>β</italic> then it is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_802"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${\beta _{\mathit{min}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>.</p><statement id="j_vmsta270_stat_044"><label>Remark 4.8.</label>
<p>We should mention here that the formula (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>) for the optimal portfolio for the problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) is related to the Laplace transformation of the mixing distribution <italic>Z</italic> in the model (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) only. Namely, we don’t need to know the probability density function of <italic>Z</italic> to find the optimal portfolio for the optimization problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>). The relation (<xref rid="j_vmsta270_eq_081">55</xref>) gives a convenient approach to locating the unique optimal portfolio as discussed earlier.</p></statement>
<p>Next, we discuss the applications of our results in continuous time financial modeling. First, we recall Lemma 2.6 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_010">10</xref>] here. According to this lemma, for each model <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_803"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">F</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>∘</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$F={N_{d}}(\mu +\gamma z,z\Sigma )\circ G$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_001">1</xref>) there is a corresponding Lévy process 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_086">
<label>(57)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {Y_{t}}=\mu t+\gamma {\tau _{t}}+{\bar{B}_{{\tau _{t}}}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_804"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Law</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">F</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathit{Law}({Y_{1}})=F$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_805"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Law</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathit{Law}({\tau _{1}})=G$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> as long as <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_806"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">J</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$G\in \mathcal{J}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> (note that if <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_807"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">J</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$G\in \mathcal{J}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> then <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_808"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">J</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$X\in \mathcal{J}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> also from Lemma 2.5 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_010">10</xref>]). In the model (<xref rid="j_vmsta270_eq_086">57</xref>), <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_809"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${({\bar{B}_{t}})_{t\ge 0}}={(A{B_{t}})_{t\ge 0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_810"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${B_{t}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is an <italic>n</italic>-dimensional standard Brownian motion independent from <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_811"><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">τ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${({\tau _{t}})_{t\ge 0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_812"><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">τ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${({\tau _{t}})_{t\ge 0}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is a subordinator (a nonnegative Lévy process with increasing sample paths). We denote the Lévy measure of this subordinator by <italic>ρ</italic> and its Laplace transformation by 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_087">
<label>(58)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\mathcal{L}_{{\tau _{t}}}}(s)={e^{-t\Psi (s)}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_813"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<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:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>∞</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<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">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\Psi (s)=bs+{\textstyle\int _{0}^{\infty }}(1-{e^{-sy}})\rho (dy)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with a constant <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_814"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">≥</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$b\ge 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. As stated in Proposition 2.3 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_016">16</xref>], the function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_815"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\Psi (s)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is continuous, nondecreasing, nonnegative, and convex. At each time point <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_816"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$t\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_088">
<label>(59)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub><mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {Y_{t}}\stackrel{d}{=}\mu t+\gamma {\tau _{t}}+\sqrt{{\tau _{t}}}A{N_{d}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
<p>Now consider a market with <italic>n</italic> risky assets with the price process <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_817"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${S_{t}}\in {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and one risk-free asset with price process <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_818"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${B_{t}}={e^{t{r_{f}}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Assume the log-return process <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_819"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${Y_{t}}=({Y_{t}^{(1)}},{Y_{t}^{(2)}},\dots ,{Y_{t}^{(d)}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_820"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${Y_{t}^{(i)}}=\ln ({S_{t}^{(i)}}/{S_{0}^{(i)}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, has the dynamics as in (<xref rid="j_vmsta270_eq_086">57</xref>). The log-return in the risk-free asset is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_821"><alternatives><mml:math>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\ln ({B_{t}}/{B_{0}})={r_{f}}t$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. An exponential utility maximizer wants to determine the optimal portfolio at each time point <italic>t</italic> based on the log-return vector of risky assets <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_822"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$R\in {\mathbb{R}^{d}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with components <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_823"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>△</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${R^{(i)}}=\ln ({S_{t+\triangle }^{(i)}}/{S_{t}^{(i)}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and the log-return of the risk-free asset <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_824"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>△</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>△</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${R^{(0)}}=\ln ({B_{t+\triangle }}/{B_{t}})=\triangle {r_{f}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in the time horizon <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_825"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>△</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[t,t+\triangle ]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Assume the time increment is <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_826"><alternatives><mml:math>
<mml:mo>△</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$\triangle =1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Then we have 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_089">
<label>(60)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi><mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ R\stackrel{d}{=}\mu +\gamma {\tau _{1}}+\sqrt{{\tau _{1}}}A{N_{d}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
and from our Theorem <xref rid="j_vmsta270_stat_020">2.16</xref> the exponential utility maximizer’s optimal portfolio at time <italic>t</italic> is 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_090">
<label>(61)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">[</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="bold">1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">]</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {x_{t}^{\mathrm{\star }}}=\frac{1}{a{W_{0}^{(t)}}}\big[{\Sigma ^{-1}}\gamma -{q_{\mathit{min}}^{(t)}}{\Sigma ^{-1}}(\mu -\mathbf{1}{r_{f}})\big],\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_827"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup></mml:math><tex-math><![CDATA[${W_{0}^{(t)}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is its (initial) wealth that it invests in the <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_828"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">n</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$n+1$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> assets for the period <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_829"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo>△</mml:mo>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[t,t+\triangle ]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_830"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}^{(t)}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_090">61</xref>) is given by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_831"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}^{(t)}}=\arg {\min _{\theta \in \Theta }}Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in the corresponding domain <italic>θ</italic>. Here 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_091">
<label>(62)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">Ψ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</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:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ Q(\theta )={e^{C\theta -\Psi (\frac{1}{2}A-\frac{{\theta ^{2}}}{2}C)}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
due to (<xref rid="j_vmsta270_eq_087">58</xref>). <statement id="j_vmsta270_stat_045"><label>Example 4.9</label>
<title>(Variance-gamma model).</title>
<p>Consider the financial market that was discussed in the paper [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_021">21</xref>]. The stock price is given by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_832"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<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">t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mspace width="0.2778em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.2778em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.2778em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</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:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$S(t)=S(0){e^{mt+X(t;\hspace{0.2778em}{\sigma _{S}},\hspace{0.2778em}{\nu _{S}},\hspace{0.2778em}{\theta _{S}})+{\omega _{S}}t}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in their equation (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>), where <italic>m</italic> is the mean-rate of return on the stock under the statistical probability measure, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_833"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${\omega _{S}}=\frac{1}{{\nu _{S}}}\ln (1-{\theta _{S}}{\nu _{S}}-{\sigma _{S}^{2}}{\nu _{S}}/2)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_834"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">X</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</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:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$X(t;{\sigma _{S}},{\nu _{S}},{\theta _{S}})=b(\gamma (t;1,{\nu _{S}});{\theta _{S}},{\sigma _{S}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_835"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">b</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$b(t;\theta ,\sigma )=\theta t+\sigma W(t)$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> being a Brownian motion with drift <italic>θ</italic> and volatility <italic>σ</italic>. Here the gamma process <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_836"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma (t;\mu ,\nu )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> has mean rate <italic>μ</italic> and variance rate <italic>ν</italic> (note here that <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_837"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">∼</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">G</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\gamma (t;\mu ,\nu )\sim G({\mu ^{2}}/\nu ,\nu /\mu )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with our notation for gamma random variables in this paper). The increment <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_838"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo><mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${g_{0}}=:\gamma (t+1;1,{\nu _{S}})-\gamma (t;1,{\nu _{S}})\stackrel{d}{=}\gamma (1;1,{\nu _{S}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> of this process has the Laplace transformation 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_092">
<label>(63)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">s</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" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<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">s</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {\mathcal{L}_{{g_{0}}}}(s)={\bigg(\frac{1}{1+s{\nu _{S}}}\bigg)^{\frac{1}{{\nu _{S}}}}},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
which can be seen also from the characteristic function expression in (<xref rid="j_vmsta270_eq_003">3</xref>) of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_021">21</xref>] for gamma processes. The risk-free asset in this financial market is given by <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_839"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${B_{t}}={B_{0}}{e^{t{r_{f}}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The log-returns of these two assets in the time horizon <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_840"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[t,t+1]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> are given by 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_093">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true" columnalign="right left" columnspacing="0pt">
<mml:mtr class="split-mtr">
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</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" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="1.19em" minsize="1.19em">)</mml:mo><mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mover>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mi mathvariant="italic">N</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr class="split-mtr">
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>:</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd class="split-mtd">
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</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:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[\begin{aligned}{}R=:& \ln \big(S(t+1)/S(t)\big)\stackrel{d}{=}m+{\omega _{S}}+{\theta _{S}}\gamma (1;1,\nu )+{\sigma _{S}}\sqrt{\gamma (1;1,{\nu _{S}})}N(0,1),\\ {} {R^{0}}=:& \ln ({B_{t+1}}/{B_{t}})={r_{f}}.\end{aligned}\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula>
</p>
<p>An exponential utility maximizer with the utility function <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_841"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">u</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[$u(x)=-{e^{-ax}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_842"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:math><tex-math><![CDATA[$a\gt 0$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, and wealth <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_843"><alternatives><mml:math>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup></mml:math><tex-math><![CDATA[${W_{0}^{(t)}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> at time <italic>t</italic> wants to decide on the optimal proportion <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_844"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> on the risky asset of his wealth for the period <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_845"><alternatives><mml:math>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo fence="true" stretchy="false">]</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$[t,t+1]$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. His acceptable set for <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_846"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup></mml:math><tex-math><![CDATA[${x^{\mathrm{\star }}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> is given by 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_094">
<label>(64)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">{</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">&gt;</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">}</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {S_{a}}=\bigg\{x\in \mathbb{R}:a{W_{0}^{(t)}}{\theta _{S}}x-\frac{{a^{2}}{({W_{0}^{(t)}})^{2}}}{2}{\sigma _{S}^{2}}{x^{2}}\gt -\frac{1}{{\nu _{S}}}\bigg\},\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
as <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_847"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{s}=-\frac{1}{{\nu _{S}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in this case. The corresponding expressions for <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_848"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{A}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_849"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{B}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_850"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi></mml:math><tex-math><![CDATA[$\mathcal{C}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> in (<xref rid="j_vmsta270_eq_037">32</xref>) are given by 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_095">
<alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mspace width="2em"/>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">B</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ \mathcal{A}={\bigg(\frac{{\theta _{S}}}{{\sigma _{S}}}\bigg)^{2}},\hspace{2em}\mathcal{C}={\bigg(\frac{m+{\omega _{S}}-{r_{f}}}{{\sigma _{S}}}\bigg)^{2}},\mathcal{B}=\frac{{\theta _{S}}(m+{\omega _{S}}-{r_{f}})}{{\sigma _{S}^{2}}}.\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Since the mixing distribution is of a gamma random variable, the solution to the corresponding problem (<xref rid="j_vmsta270_eq_026">21</xref>) is regular. Our Theorem <xref rid="j_vmsta270_stat_020">2.16</xref> shows that the optimal portfolio is given by 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_096">
<label>(65)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">]</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {x^{\mathrm{\star }}}=\frac{1}{a{W_{0}}}\bigg[\frac{1}{{\sigma _{S}^{2}}}{\theta _{S}}-{q_{\mathit{min}}}\frac{1}{{\sigma _{S}^{2}}}(m+{\omega _{S}}-{r_{f}})\bigg].\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
where <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_851"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo movablelimits="false">arg</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false">min</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">∈</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal">,</mml:mo><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}=\arg {\min _{\theta \in (-\hat{\theta },\hat{\theta })}}Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> with <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_852"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> given by (<xref rid="j_vmsta270_eq_040">35</xref>). Here <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_853"><alternatives><mml:math><mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">ˆ</mml:mo></mml:mover>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[$\hat{\theta }=\sqrt{\frac{\mathcal{A}+2/{\nu _{S}}}{\mathcal{C}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. Next, we calculate <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_854"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> explicitly. We have <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_855"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" stretchy="false">/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</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:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</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:math><tex-math><![CDATA[$Q(\theta )={e^{\mathcal{C}\theta }}{\mathcal{L}_{{g_{0}}}}(\mathcal{A}/2-(\mathcal{C}/2){\theta ^{2}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> and from this we get <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_856"><alternatives><mml:math>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</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:math><tex-math><![CDATA[$\ln Q(\theta )=C\theta -\frac{1}{{v_{S}}}\ln (1+\frac{A}{2}{v_{S}}-\frac{C}{2}{v_{S}}{\theta ^{2}})$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. The first order condition for the minimizing point of <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_857"><alternatives><mml:math>
<mml:mo movablelimits="false">ln</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo></mml:math><tex-math><![CDATA[$\ln Q(\theta )$]]></tex-math></alternatives></inline-formula> gives <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_858"><alternatives><mml:math>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle></mml:math><tex-math><![CDATA[${(\theta +\frac{1}{\mathcal{C}{\nu _{S}}})^{2}}=\frac{1+\mathcal{C}{\nu _{S}}(2+\mathcal{A}{\nu _{S}})}{{\mathcal{C}^{2}}{\nu _{S}^{2}}}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. This gives two solutions <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_859"><alternatives><mml:math>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>±</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[$\theta =-\frac{1}{\mathcal{C}{\nu _{S}}}\pm \frac{1}{\mathcal{C}{\nu _{S}}}\sqrt{1+\mathcal{C}{\nu _{S}}(2+\mathcal{A}{\nu _{S}})}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. But since <italic>θ</italic> needs to be negative due to Lemma <xref rid="j_vmsta270_stat_035">4.1</xref>, we take <inline-formula id="j_vmsta270_ineq_860"><alternatives><mml:math>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>−</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="false">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msqrt></mml:math><tex-math><![CDATA[${q_{\mathit{min}}}=\theta =-\frac{1}{\mathcal{C}{\nu _{S}}}-\frac{1}{\mathcal{C}{\nu _{S}}}\sqrt{1+\mathcal{C}{\nu _{S}}(2+\mathcal{A}{\nu _{S}})}$]]></tex-math></alternatives></inline-formula>. We then plug this into (<xref rid="j_vmsta270_eq_044">39</xref>) and obtain 
<disp-formula id="j_vmsta270_eq_097">
<label>(66)</label><alternatives><mml:math display="block">
<mml:mtable displaystyle="true">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal">⋆</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">a</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">W</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">σ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ω</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mstyle>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">ν</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo mathvariant="normal" fence="true" stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo fence="true" maxsize="2.03em" minsize="2.03em">]</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable></mml:math><tex-math><![CDATA[\[ {x^{\mathrm{\star }}}=\frac{1}{a{W_{0}^{(t)}}{\sigma _{S}^{2}}}\bigg[{\theta _{S}}+\frac{m+{\omega _{S}}-{r_{f}}}{\mathcal{C}{\nu _{S}}}+\frac{m+{\omega _{S}}-{r_{f}}}{\mathcal{C}{\nu _{S}}}\sqrt{1+\mathcal{C}{\nu _{S}}(2+\mathcal{A}{\nu _{S}})}\bigg].\]]]></tex-math></alternatives>
</disp-formula> 
Therefore in this case we have a closed-form expression for the optimal portfolio. We should mention that one can use similar calculations to obtain a closed-form expression for optimal portfolio in a market where risky assets are modeled by multidimensional variance gamma (MVG) model, see [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_020">20</xref>] for the details of MVG models.</p></statement><statement id="j_vmsta270_stat_046"><label>Remark 4.10.</label>
<p>Price processes with log-returns of the type (<xref rid="j_vmsta270_eq_086">57</xref>) have been quite popular in financial literature in the past. Such models include inverse Gaussian Lévy processes, hyperbolic Lévy motions, variance gamma models, and CGYM models, and all of these models were shown to fit empirical data quite well, see [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_005">5</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_009">9</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_027">27</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_008">8</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_019">19</xref>] and the references therein for this. In fact, every semimartingale can be written as a time-change of Brownian motion, see [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_023">23</xref>] for this. This means that all the Lévy processes are time-changed Brownian motions. In all these cases, if the time-changing subordinator is independent of the Brownian motion, then our Theorem <xref rid="j_vmsta270_stat_020">2.16</xref> is applicable in principle. However, it is not easy to find the time-change used for general semimartingales. Recently, the paper [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_019">19</xref>] obtained the time-change used for the CGMY model and Meixner processes. Our results in this paper can be applied to such processes to determine optimal portfolios for an exponential utility maximizer in a market where single or multiple risky asset dynamics follow such models.</p></statement></p>
</sec>
<sec id="j_vmsta270_s_005">
<label>5</label>
<title>Conclusion</title>
<p>The main result of this paper is Theorem <xref rid="j_vmsta270_stat_020">2.16</xref> where we show that the problem of locating the optimal portfolio for (<xref rid="j_vmsta270_eq_011">11</xref>) when the utility function is exponential boils down to finding the minimum point of a real-valued function on the real line, improving Theorem 1 of [<xref ref-type="bibr" rid="j_vmsta270_ref_003">3</xref>] for the case of GH models and in the meantime extending it from the class of GH models to the general class of NMVM models. Our Theorem <xref rid="j_vmsta270_stat_028">3.3</xref> shows that an optimal exponential utility in small markets converge to the overall best exponential utility in the large financial market. While optimal portfolio problems under expected utility criteria for exponential utility functions have been discussed extensively in the past financial literature, an explicit solution of the optimal portfolio as in Theorem <xref rid="j_vmsta270_stat_020">2.16</xref> above seems to be new. This is partly due to the condition we impose on the return vector <italic>X</italic> of being an NMVM model. However, despite this restrictive condition on <italic>X</italic>, asset price dynamics with NMVM distributions in their log-returns often show up in financial literature like exponential variance gamma and exponential generalized hyperbolic Lévy motions.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ref-list id="j_vmsta270_reflist_001">
<title>References</title>
<ref id="j_vmsta270_ref_001">
<label>[1]</label><mixed-citation publication-type="chapter"><string-name><surname>Bingham</surname>, <given-names>N.H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kiesel</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>: <chapter-title>Modelling asset returns with hyperbolic distributions</chapter-title>. In: <source>Return Distributions in Finance</source>, pp. <fpage>1</fpage>–<lpage>20</lpage>. <publisher-name>Elsevier</publisher-name> (<year>2001</year>)</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_002">
<label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Birge</surname>, <given-names>J.R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bedoya</surname>, <given-names>L.C.</given-names></string-name>: <article-title>Portfolio optimization under a generalized hyperbolic skewed t distribution and exponential utility</article-title>. <source>Quant. Finance</source> <volume>16</volume>, <fpage>1019</fpage>–<lpage>1036</lpage> (<year>2016</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=3516137">MR3516137</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1080/14697688.2015.1113307" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1080/14697688.2015.1113307</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_003">
<label>[3]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Birge</surname>, <given-names>J.R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bedoya</surname>, <given-names>L.C.</given-names></string-name>: <article-title>Portfolio optimization under generalized hyperbolic distribution: Optimal allocation, performance and tail behavior</article-title>. <source>Quant. Finance</source> <volume>21</volume>(<issue>2</issue>), (<year>2020</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=4201451">MR4201451</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1080/14697688.2020.1762913" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1080/14697688.2020.1762913</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_004">
<label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Bondesson</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>: <article-title>A remarkable property of generalized gamma convolutions</article-title>. <source>Probab. Theory Relat. Fields</source> <volume>78</volume>, <fpage>321</fpage>–<lpage>333</lpage> (<year>1988</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=0949176">MR0949176</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1007/BF00334198" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1007/BF00334198</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_005">
<label>[5]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Car</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Geman</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Madan</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yor</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>: <article-title>The fine structure of asset returns: An empirical investigation</article-title>. <source>Journal of Business</source> <volume>75</volume>, <fpage>305</fpage>–<lpage>332</lpage> (<year>2002</year>).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_006">
<label>[6]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Carassus</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rásonyi</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>: <article-title>Risk-neutral pricing for arbitrage pricing theory</article-title>. <source>J. Optim. Theory Appl.</source> <volume>186</volume>(<issue>1</issue>), <fpage>248</fpage>–<lpage>263</lpage> (<year>2020</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=4119506">MR4119506</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s10957-020-01699-6" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1007/s10957-020-01699-6</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_007">
<label>[7]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Carassus</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rásonyi</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>: <article-title>From small markets to big markets</article-title>. <source>Banach Cent. Publ.</source> <volume>122</volume>, <fpage>41</fpage>–<lpage>52</lpage> (<year>2021</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=4276003">MR4276003</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.4064/bc122-3" xlink:type="simple">https://doi.org/10.4064/bc122-3</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_008">
<label>[8]</label><mixed-citation publication-type="other"><string-name><surname>Eberlein</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Keller</surname>, <given-names>U.</given-names></string-name>: Hyperbolic distributions in finance. Bernoulli, 281–299 (1995).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_009">
<label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Geman</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>: <article-title>Pure jump lévy process for asset price modelling</article-title>. <source>J. Bank. Finance</source> <volume>26(2)</volume>, <fpage>936</fpage>–<lpage>1297</lpage> (<year>2002</year>).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_010">
<label>[10]</label><mixed-citation publication-type="other"><string-name><surname>Hammerstein</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>: Generalized hyperbolic distributions: theory and applications to cdo pricing. PhD thesis, Citeseer (2010).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_011">
<label>[11]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Hellmich</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kassberger</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>: <article-title>Efficient and robust portfolio optimization in the multivariate generalized hyperbolic framework</article-title>. <source>Quant. Finance</source> <volume>11</volume>(<issue>10</issue>), <fpage>1503</fpage>–<lpage>1516</lpage> (<year>2011</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=2851086">MR2851086</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1080/14697680903280483" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1080/14697680903280483</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_012">
<label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Hu</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kercheval</surname>, <given-names>A.N.</given-names></string-name>: <article-title>Portfolio optimization for student t and skewed t returns</article-title>. <source>Quant. Finance</source> <volume>10(1)</volume>, <fpage>91</fpage>–<lpage>105</lpage> (<year>2010</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=2605909">MR2605909</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1080/14697680902814225" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1080/14697680902814225</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_013">
<label>[13]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>James</surname>, <given-names>L.F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Boynette</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yor</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>: <article-title>Generalized gamma convolutions, dirichlet means, thorin measures, with explicit examples</article-title>. <source>Probab. Surv.</source> <volume>5</volume>, <fpage>346</fpage>–<lpage>415</lpage> (<year>2008</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=2476736">MR2476736</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1214/07-PS118" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1214/07-PS118</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_014">
<label>[14]</label><mixed-citation publication-type="other"><string-name><surname>Karsten</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>: The generalized hyperbolic model: Estimation, financial derivatives, and risk measures. PhD thesis, Universität Freiburg i. Br., Freiburg i. Br (1999).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_015">
<label>[15]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Kwak</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pirvu</surname>, <given-names>T.A.</given-names></string-name>: <article-title>Cumulative prospect theory with generalized hyperbolic skewed t distribution</article-title>. <source>SIAM J. Financ. Math.</source> <volume>9</volume>, <fpage>54</fpage>–<lpage>89</lpage> (<year>2018</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=3746506">MR3746506</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1137/16M1093550" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1137/16M1093550</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_016">
<label>[16]</label><mixed-citation publication-type="book"><string-name><surname>Lalley</surname>, <given-names>S.P.</given-names></string-name>: <source>Lévy Processes, Stable Processes, and Subordinators</source>, (<year>2007</year>).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_017">
<label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Madan</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>McPhail</surname>, <given-names>G.</given-names></string-name>: <article-title>Investing in skews.</article-title> <source>J. Risk Finance</source> <volume>2</volume>, <fpage>10</fpage>–<lpage>18</lpage> (<year>2000</year>).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_018">
<label>[18]</label><mixed-citation publication-type="other">Madan, D., Yen, J.: Asset Allocation with Multivariate Non-Gaussian Returns vol. Chapter 23 in Handbooks in OR MS, J.R. Birge and V. Linetsky. Elsevier (2008).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_019">
<label>[19]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Madan</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yor</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>: <article-title>Representing the cgmy and meixner lévy processes as time changed brownian motions</article-title>. <source>J. Comput. Finance</source> <volume>12</volume>(<issue>1</issue>), <fpage>27</fpage>–<lpage>47</lpage> (<year>2008</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=2504899">MR2504899</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.21314/JCF.2008.181" xlink:type="simple">https://doi.org/10.21314/JCF.2008.181</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_020">
<label>[20]</label><mixed-citation publication-type="other"><string-name><surname>Madan</surname>, <given-names>D.B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Seneta</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>: The variance gamma (vg) model for share market returns. JoB, 511–524 (1990).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_021">
<label>[21]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Madan</surname>, <given-names>D.B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Carr</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chang</surname>, <given-names>E.C.</given-names></string-name>: <article-title>The variance gamma process and option pricing</article-title>. <source>Rev. Finance</source> <volume>2</volume>(<issue>1</issue>), <fpage>79</fpage>–<lpage>105</lpage> (<year>1998</year>).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_022">
<label>[22]</label><mixed-citation publication-type="other"><string-name><surname>Mencía</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sentana</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>: Estimation and testing of dynamic models with generalized hyperbolic innovations. Econometrics eJournal (2005).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_023">
<label>[23]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Monroe</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>: <article-title>Process that can be embedded in brownian motion</article-title>. <source>Ann. Probab.</source> <volume>6</volume>, <fpage>42</fpage>–<lpage>56</lpage> (<year>1978</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=0455113">MR0455113</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1214/aop/1176995609" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1214/aop/1176995609</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_024">
<label>[24]</label><mixed-citation publication-type="book"><string-name><surname>Nolan</surname>, <given-names>J.P.</given-names></string-name>: <source>Univariate Stable Distributions. Models for Heavy Tailed Data</source>, (<year>2020</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=4230105">MR4230105</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-3-030-52915-4" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1007/978-3-030-52915-4</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_025">
<label>[25]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Rásonyi</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>: <article-title>Arbitrage pricing theory and risk-neutral measures</article-title>. <source>Decis. Econ. Finance</source> <volume>27</volume>, <fpage>109</fpage>–<lpage>123</lpage> (<year>2004</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=2104637">MR2104637</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s10203-004-0047-0" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1007/s10203-004-0047-0</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_026">
<label>[26]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Ross.</surname>, <given-names>S.A.</given-names></string-name>: <article-title>The arbitrage theory of capital asset pricing</article-title>. <source>J. Econ. Theory</source> <volume>13</volume>, <fpage>341</fpage>–<lpage>360</lpage> (<year>1976</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=0429063">MR0429063</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.1016/0022-0531(76)90046-6" xlink:type="simple">https://doi.org/10.1016/0022-0531(76)90046-6</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_027">
<label>[27]</label><mixed-citation publication-type="book"><string-name><surname>Schoutens</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>: <source>Lévy Processes in Finance: Pricing Financial Derivatives</source>. <publisher-name>Wiley Online Library</publisher-name> (<year>2003</year>).</mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_028">
<label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Wissem</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Thomas</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>: <article-title>Further examples of ggc and hcm densities</article-title>. <source>Bernoulli</source> <volume>19(5A)</volume>, <fpage>1818</fpage>–<lpage>1838</lpage> (<year>2013</year>). <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://mathscinet.ams.org/mathscinet-getitem?mr=3129035">MR3129035</ext-link>. <ext-link ext-link-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.3150/12-BEJ431" xlink:type="simple">https://doi.org/10.3150/12-BEJ431</ext-link></mixed-citation>
</ref>
<ref id="j_vmsta270_ref_029">
<label>[29]</label><mixed-citation publication-type="journal"><string-name><surname>Zakamouline</surname>, <given-names>V.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Koekabakker</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>: <article-title>Portfolio performance evaluation with generalized sharpe ratios: Beyond the mean and variance</article-title>. <source>J. Bank. Finance</source> <volume>33</volume>, <fpage>1242</fpage>–<lpage>1254</lpage> (<year>2009</year>).</mixed-citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>
