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    jfrm
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    <journal-title>
     Journal of Financial Risk Management
    </journal-title>
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    2167-9533
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   <issn publication-format="print">
    2167-9541
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jfrm.2024.133022
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   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    jfrm-135300
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     <subject>
      Articles
     </subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Business 
     </subject>
     <subject>
       Economics
     </subject>
    </subj-group>
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   <title-group>
    Optimal Insurance Design under Different Dependency Structures of Insurable Risk and Background Risk
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Xiaohan
      </surname>
      <given-names>
       Wang
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
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    <addr-line>
     aSchool of Mathematics and Statistics, Shandong Normal University, Jinan, China
    </addr-line> 
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     24
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     07
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     2024
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   <volume>
    13
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    03
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    494
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      June
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      2024
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      June
     </month>
     <year>
      2024
     </year> 
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    <date date-type="accepted">
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      13,
     </day>
     <month>
      August
     </month>
     <year>
      2024
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    </date>
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    In this paper, we consider the optimal insurance by minimizing the total loss of the insured under stop-loss order when the insured faces insurable risk as well as background risk. To depict the relationship between insurable risk and background risk, we apply stochastic orders proposed by Shaked and Shanthikumar (2007) to model positive or negative dependence. We derive the optimal contract forms under different dependence structures between insurable risk and background risk. We give the optimal insurance strategies when the sum of the insurable risk and background risk is stochastically decreasing or increasing in background risk. Furthermore, we consider the optimal insurance strategy under different dependence structures under two insurable risks and a single background risk.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Optimal Insurance
    </kwd> 
    <kwd>
      Background Risk
    </kwd> 
    <kwd>
      Stop-Loss Order
    </kwd> 
    <kwd>
      Stochastic Order
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Everyone always faces with unpredictable risks in the real world, the policyholder tends to purchase insurance in order to reduce losses. The process of seeking the optimal ceded loss function for policyholders through certain optimization objectives is called the optimal insurance design.</p>
   <p>Since the pioneering work of (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-2">
     Arrow, 1963
    </xref>), the field of the optimal insurance design has attracted considerable attentions in both research and practice, such as <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-18">
     Raviv (1992)
    </xref>, <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-13">
     Huberman, Mayers, and Smith Jr. (1983)
    </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-5">
     Cheung, Chong, and Yam (2015)
    </xref>. However, these papers are only confined to the single-risk framework. In practice, there always exist incomplete markets, which means that the insured is always confronted with multiple sources of risk. In addition to insurable risks, almost everyone faces risks that cannot be insured, such as war, floods and market valuation of stocks, which are called background risks. The policyholders will bear less or more residual wealth after assuming insurable risk due to the existence of background risk, which is determined by the positive or negative correlation between insurable risk and background risk. For instance, the occurrence of flood will destroy agricultural infrastructure and bring property losses to farmers. If farmers buy insurance for their own agricultural facilities, then the insurable risk and background risk are positively correlated, the policyholder’s remaining wealth value will be lower than expected after assuming insurable risk. However, the silt from the floods will also make the soil more fertile and thus boost crop yields, reducing the insurable risk of crop yields. At this time, the harvest of the insurable risk crops is negatively correlated with the background risk of rainstorm, which means that the background risk can hedge the loss caused by the insurable risk. Thus, the policyholder’s remaining wealth value will be higher than expected after assuming insurable risk.</p>
   <p>It is noteworthy that different relationships between insurable risk and background risk will influence the optimal insurance contract. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-19">
     Shaked and Shanthikumar (2007)
    </xref> provided powerful tools to describe the dependence structures between insurable risk and background risk, such as the structures of positive (negative) quadrant dependence, stochastic increasing (decreasing) dependence and positive (negative) expectation dependence.</p>
   <p>The optimal insurance design with background risk can be traced back to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-10">
     Doherty and Schlesinger (1983a)
    </xref>, they proposed that the optimality of deductible insurance depends on the correlations between insurable risk and background risk. Then, the studies in this issue are generalized mainly in two directions, the studies of the first direction attempt to investigate the optimal insurance contract under specific types of insurance. For instance, <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-11">
     Doherty and Schlesinger (1983b)
    </xref> have considered the optimal deductive when the insurance contract is deductible insurance under the condition that initial wealth is random, and it can be shown that Mossin’s Theorem holds under negative structures of initial wealth and insurable risk. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-14">
     Jeleva (2000)
    </xref> considered the optimal level of proportional insurance under uncertainty framework. Another direction is to determine the optimal contractual forms of insurance under specific optimal conditions, <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-22">
     Viala and Briys (1995)
    </xref> added the background risk into the design of the optimal insurance policy proposed by (<xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-18">
     Raviv, 1992
    </xref>), and they approached that the optimal contract is deductive insurance when the relationship between insurable risk and background risk is positive. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-21">
     Vercammen (2001)
    </xref> described the relationships between insurable risk and background risk by the positive and negative derivatives of the income and loss of prudent risk managers on the value of insurable risk. It is concluded that when insurable risk and background risk are positively interdependent, the optimal insurance strategy is deductible insurance. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-17">
     Lu, Meng, Liu, and Han (2018)
    </xref> discussed the optimal insurance strategy by minimizing the total loss of the insured under the stop-loss order when the structures of dependence between the two risks are positive or negative. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-7">
     Chi and Wei (2020)
    </xref> revisited the optimal insurance with background risk under general dependence structures and mixed dependence structures of insurable risk and background risk, which significantly supplements the research findings of background risk.</p>
   <p>However, the optimization criterion of the insured will also influence the optimal form and the quantity of the insurance contract, the main optimization criterion can be divided into two categories, the first category is to maximize the expected wealth utility of policyholders, such as <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-1">
     Aase (2009)
    </xref>, <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-12">
     Gerber and Pafum (1998)
    </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-9">
     Dionne and Harrington (2013)
    </xref>, who discuss the optimal insurance strategy under different set of loss functions for separation. Another category is to minimize the loss of risks under specific metrics, such as <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-4">
     Cai, Lemieux, and Liu (2015)
    </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-15">
     Jiang, Ren, and Zitikis (2017)
    </xref>, they consider the optimal insurance under VaR risk measure. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-8">
     Denuit and Vermandele (1998)
    </xref> derived the optimal solution by minimizing the retained risk with respect to the stop-loss order, which was first proposed by <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-20">
     Van Heerwaarden, Kaas, and Goovaerts (1989)
    </xref>. It can be inferred that the goal of minimizing the total loss under the stop-loss order is also a weaker form of expected-utility maximizing criterion. Thus, our study will further discuss the optimal insurance strategy of minimizing the total loss under the stop-loss order.</p>
   <p>The contributions of this article are as follows. First, we obtain the optimal insurance strategy. And we also investigate the optimal insurance strategy when the insured faced with two insurable risks and a single background risk under different dependence structures of the three risks.</p>
   <p>This literature proceeds as follows. First, we introduce some different definitions of stochastic orders and outline the model in Section 2. Then, we derive the optimal insurance strategy forms under different dependence structures of insurable risk and background risk in Section 3, which extends the studies of <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-17">
     Lu, Meng, Liu, and Han (2018)
    </xref>. Furthermore, the optimal insurance strategy between two insurable risks and a single background risk is given in Section 4. Section 5 concludes the paper.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Model Design</title>
   <p>Assume that the insured faced with insurable risk X and background risk Y, in order to alleviate the risk mitigation, the insured will choose to purchase insurance. The insured facing with insurable risk X allocates the risk 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> to the insurer and bears the risk 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> himself. The purpose of our article is to seek the optimal formal function expression of the ceded loss function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> while minimizing the total loss of the insured. In order to exclude ex post moral hazard, as it is shown in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-13">
     Huberman, Mayers, and Smith Jr. (1983)
    </xref>, we assume both 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> are increasing in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          &lt; 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, which is called the incentive-compatible constraint. In order to further optimize the set of ceded loss functions, we use the principle of indemnity suggested in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-2">
     Arrow (1963)
    </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-18">
     Raviv (1992)
    </xref>, which can be given as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Thus, we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℱ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ℱ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </mrow> 
      <mo>
        | 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> are increasing in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>In exchange, the premium paid by the insured to the insurer is recorded as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Π 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. There are various premium principles for premium selection, such as the Wang’s premium principle, the expected value premium, and the mean value principle. In this paper, we use the expected value premium because of its excellent properties and convenient for further study. Thus, we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Π 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        α 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then the total loss of the insured can be expressed as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Now, we proceed to find a criterion that can measure the overall loss 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Among various measurement standards of minimizing the total loss, stop-loss order has been applied in many studies because of its universality and universal applicability, such as <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-8">
     Denuit and Vermandele (1998)
    </xref>. Thus, we proceed to discuss the optimal insurance under minimizing the total loss of the insured in the stop-loss order. We first give the difinition of the stop-loss order.</p>
   <p>Definition 2.1 If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            Y 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> holds true for all 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, then X is said to be smaller than Y in the stop-loss order, denoted as 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Then, the optimization objective can be formally stated as follows:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          min 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          ℱ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            Y 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             Π 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>(2.1)</p>
   <p>with any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        l 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. In the following discussions, it can be shown that the optimal insurance contract heavily relies on the dependence between the background risk and the insurable risk. And in order to more intuitively describe the correlations between X and Y in the following, we introduce a series of definitions and inferences of random orders which are stated in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-19">
     Shaked and Shanthikumar (2007)
    </xref> and <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-6">
     Chi and Wei (2018)
    </xref>.</p>
   <p>Definition 2.2 Let X and Y be two random variables.</p>
   <p>1) If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          &gt; 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is increasing in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       y 
     </mi> 
    </math> for any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       x 
     </mi> 
    </math> , or equivalently, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is increasing in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       y 
     </mi> 
    </math> for any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       x 
     </mi> 
    </math> and for any increasing function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, then random variable X is said to be stochastically increasing in random variable Y, denoted as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>2) If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          &gt; 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mo>
          &gt; 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is increasing in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       y 
     </mi> 
    </math> for any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       x 
     </mi> 
    </math>, then X is asked to be right tail increasing in Y, denoted as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>3) Define the distribution functions of X and Y as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, X is said to be smaller than Y in the stochastic order if 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, denoted as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>4) Y is thicker-tailed than X, written 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, if they satisfy the following properties.</p>
   <p>a) 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>b) A real number 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> exists with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> when 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, but 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Corollary 2.1 If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then we can conclude that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Corollary 2.2 If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, then we can conclude that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> for any increasing function 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        u 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Corollary 2.3 If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. The Optimal Insurance Strategy under Single Source of Insurable Risk and Background Risk</title>
   <p>In this section, we derive the optimal insurance strategy to problem (2.1) by applying the property of stochastic orders proposed by Section 2.</p>
   <p>Proposition 3.1 Under the optimization objective (2.1), we can conclude that for any given 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℱ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, there always exists 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> which satisfy 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, denote that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mtext>
         Π 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mtext>
         Π 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, then the following conclusions will hold.</p>
   <p>1) If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↓ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↓ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then we have 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> with any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        l 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>2) If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↓ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then it can be inferred that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> with any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        l 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>
    <xref ref-type="fig" rid="fig1">
     Figure 1
    </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig2">
     Figure 2
    </xref> provide the function graph of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, perspectively. 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℱ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ℱ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </mrow> 
      <mo>
        | 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         ′ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is increasing in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <fig id="fig1" position="float">
    <label>Figure 1</label>
    <caption>
     <title>Figure 1. The figure of 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    g
   
         </mi> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    x
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2410838-rId155.jpeg?20240816035104" />
   </fig>
   <fig id="fig2" position="float">
    <label>Figure 2</label>
    <caption>
     <title>Figure 2. The figure of 

      <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
        <msub> 
   
         <mi>
          
    h
   
         </mi> 
   
         <mn>
          
    1
   
         </mn> 
  
        </msub> 
  
        <mrow>
   
         <mo>
          
    (
   
         </mo> 
   
         <mi>
          
    x
   
         </mi> 
   
         <mo>
          
    )
   
         </mo>
  
        </mrow>
 
       </mrow>

      </math>.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2410838-rId158.jpeg?20240816035104" />
   </fig>
   <p>Proof. By applying (A.1) proposed by <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-17">
     Lu, Meng, Liu, and Han (2018)
    </xref>, it is straightforward to see that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> holds with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℱ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>1) Consider:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msub> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mtext>
                 Π 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mi>
               ∞ 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mtext>
                 Π 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   h 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mi>
               ∞ 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mtext>
                 Π 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mtext>
                 Π 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   h 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(3.1)</p>
   <p>Then, (3.1) can be simplified as follows because 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is decreasing in y.</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mtext>
               Π 
             </mtext> 
             <mrow> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mtext>
               Π 
             </mtext> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               Y 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(3.2)</p>
   <p>with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mtext>
           Π 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          &gt; 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>And based on the image of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, (3.2) can be written as:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             λ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             ζ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             ζ 
           </mi> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             ζ 
           </mi> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                η 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  h 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                η 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  h 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mi>
             ζ 
           </mi> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(3.3)</p>
   <p>with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ζ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Furthermore, we obtain 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is decreasing in x due to the condition that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↓ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, which implies 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and due to the image of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, the original formula is always positive, thus it can be obtained that:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>which means that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the optimal insurance strategy.</p>
   <p>2) First, we have:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
        </msub> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mtext>
                 Π 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mi>
               ∞ 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mtext>
                 Π 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   g 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mi>
               ∞ 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mo stretchy="false">
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mo stretchy="false">
                ) 
              </mo> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mtext>
                 Π 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                l 
              </mi> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mtext>
                 Π 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   g 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(3.4)</p>
   <p>Similar to the previous proof, we can simplify (3.4) as follows:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo stretchy="false">
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mo stretchy="false">
              ) 
            </mo> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mtext>
               Π 
             </mtext> 
             <mrow> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              l 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mtext>
               Π 
             </mtext> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              S 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mi>
               Y 
             </mi> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(3.5)</p>
   <p>with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          Y 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msub> 
         <mtext>
           Π 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          &gt; 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
        <mo>
          | 
        </mo> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is increasing in 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       x 
     </mi> 
    </math> due to the condition 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Together with the image of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, we conclude there exists 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         λ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> who satisfied 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> if and only if 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> if and only if 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Reuse the second mean value theorem of integration, we obtain (3.5) can be written as:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ζ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mrow> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ζ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               λ 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                η 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  g 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                η 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  g 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ζ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              η 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               I 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ζ 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Thus, we obtain 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           λ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> due to the monotonicity of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         η 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          l 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and together with the property of 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, the original formula is always positive, then we obtain 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, which means that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the optimal insurance strategy. ′</p>
   <p>The above conclusion shows that when insurable risk and background risk are negatively correlated, the positive or negative relationship between the sum of insurable risk and background risk with respect to insurable risk will influence the adoption of the optimal insurance strategy.</p>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. The Optimal Insurance Strategy under Two Insurable Risks and Background Risk</title>
   <p>The insurance market in reality is very complex, and we may not only face one insurable risk and one background risk, but also face situations where multiple insurable risks are influenced and interact with each other by background risk. Based on this, this section consider the optimal insurance strategy by combining cases and theorems when background risk Y, insurable risks X<sub>1</sub> and X<sub>2</sub> meet different interdependence relationships.</p>
   <p>For example, in the medical insurance, there are many insurable diseases and many uninsurable chronic diseases. When a person suffers from a chronic disease, over time, it may trigger the production of multiple insurable diseases, and the insurable diseases will reduce his resistance, thus further aggravating the harm of chronic diseases. Here, the risks of insurable diseases can be recorded as X<sub>1 </sub>and X<sub>2</sub>, the risk of chronic diseases can be recorded as Y. Consequently, in this process, the relationships among X<sub>1</sub>, Y, and X<sub>2</sub> can be described as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Thus, we consider the insured faced with background risk Y and insurable risks denoted as X<sub>1</sub> and X<sub>2</sub>, record the insurance strategy of X<sub>1</sub> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mo stretchy="false">
        [ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
      <mo stretchy="false">
        ) 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>and record the insurance strategy of X<sub>2</sub> as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mo stretchy="false">
        [ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
      <mo stretchy="false">
        ) 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Record the premiums for X<sub>1</sub> and X<sub>2</sub> as P<sub>1</sub> and P<sub>2</sub>. So the total loss of the insured can be demonstrated as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> with 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         P 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, and the optimal insurance strategy can be shown as:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mi>
          min 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          ∈ 
        </mo> 
        <mi>
          ℱ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            Y 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             P 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             I 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               X 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>(4.1)</p>
   <p>with any 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        l 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. In the following text, we proceed to investigate the optimal insurance strategy under the different dependence structures among X<sub>2</sub>, X<sub>2</sub> and Y. Thus, we give the following propositions.</p>
   <p>Proposition 4.1 If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then under the optimization objective (4.1), the optimal insurance strategies can be given as 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Proposition 4.2 If 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↓ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↓ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mo>
         ↑ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then under the optimization (4.1), the optimal insurance strategies are 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         * 
       </mo> 
      </msubsup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            l 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>The proof of Propositions 4.1 and 4.2 is presented in Appendix.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Conclusion</title>
   <p>In this paper, we discuss the optimal insurance problem in the presence of background risk when the total loss is required to meet its minimum value under stop-loss order. We give the optimal insurance strategy while the insurable risk and background risk satisfy different dependence structures. We conclude that the optimal insurance strategy takes different forms when the total risk 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> is stochastic increasing or decreasing in X under the assumption that 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Y 
      </mi> 
      <msub> 
       <mo>
         ↓ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, which extends the conclusions in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.135300-17">
     Lu, Meng, Liu, and Han (2018)
    </xref>. We further consider the optimal insurance problem under different interrelationships between two insurable risks and a single background risk, thus generalizing the conclusions in Section 3. However, in exploring the interdependence between insurable risk and background risk, the dependency relationship we are discussing is still relatively simple, there are more general and representative dependency relationships between insurable risk and background risk that deserve further discussion.</p>
  </sec><sec id="s6">
   <title>Appendix</title>
   <sec id="s6_1">
    <title>The Proof of Proposition 4.1</title>
    <p>First record 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Π 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow></mrow> 
         </msubsup> 
         <mo stretchy="false">
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo stretchy="false">
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Π 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mo stretchy="false">
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo stretchy="false">
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Π 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow></mrow> 
         </msubsup> 
         <mo stretchy="false">
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo stretchy="false">
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Π 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            * 
          </mo> 
         </msubsup> 
         <mo stretchy="false">
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo stretchy="false">
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. For any 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℱ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, we only need to prove that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             l 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for any 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         l 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mtext>
            * 
          </mtext> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mtext>
          * 
        </mtext> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         Y 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          P 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Thus, we have:</p>
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>From the image of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
   
          <mo>
           
    *
   
          </mo> 
  
         </msubsup> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    x
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
   
          <mo>
           
    *
   
          </mo> 
  
         </msubsup> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    x
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, it can be inferred that there must exist 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    λ
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    λ
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   ≥
  
         </mo>
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
   
          <mtext>
           
    *
   
          </mtext> 
  
         </msubsup> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> if and only if 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    x
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   ∈
  
         </mo>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     0
    
           </mn>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              λ 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   ≤
  
         </mo>
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
   
          <mtext>
           
    *
   
          </mtext> 
  
         </msubsup> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> if and only if 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    x
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   ∈
  
         </mo>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              λ 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     ∞
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>. 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   ≥
  
         </mo>
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
   
          <mtext>
           
    *
   
          </mtext> 
  
         </msubsup> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> if and only if 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    x
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   ∈
  
         </mo>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     0
    
           </mn>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              λ 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   ≤
  
         </mo>
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
   
          <mtext>
           
    *
   
          </mtext> 
  
         </msubsup> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> if and only if 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    x
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   ∈
  
         </mo>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              λ 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     ∞
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>. Then, the last equality can be written as:
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mi>
               E 
             </mi> 
            </mrow> 
    
           </mstyle>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              { 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 &gt; 
               </mo> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  P 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  P 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mtext>
                  * 
                </mtext> 
               </msubsup> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    X 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mtext>
                  * 
                </mtext> 
               </msubsup> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    X 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              } 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              p 
            </mi> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
    
           </msub> 
    
           <mtext>
            
     d
    
           </mtext>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                ∞ 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mi>
               E 
             </mi> 
            </mrow> 
    
           </mstyle>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              { 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 &gt; 
               </mo> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  P 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  P 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mtext>
                  * 
                </mtext> 
               </msubsup> 
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                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    X 
                  </mi> 
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                    1 
                  </mn> 
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                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msubsup> 
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                  I 
                </mi> 
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                </mn> 
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                  * 
                </mtext> 
               </msubsup> 
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                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    X 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
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                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
              </mrow> 
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                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
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             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
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              <mn>
                1 
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            </mrow> 
     
            <mo>
              } 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
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                I 
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                1 
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                ( 
              </mo> 
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                  x 
                </mi> 
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               </msub> 
              </mrow> 
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                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msubsup> 
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                I 
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                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
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                  x 
                </mi> 
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              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              p 
            </mi> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
    
           </msub> 
    
           <mtext>
            
     d
    
           </mtext>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
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                ∫ 
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                  λ 
                </mi> 
                <mn>
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                </mn> 
               </msub> 
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             </msubsup> 
             <mi>
               E 
             </mi> 
            </mrow> 
    
           </mstyle>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              { 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mrow> 
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                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
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               <mo>
                 &gt; 
               </mo> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  P 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
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               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  P 
                </mi> 
                <mn>
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               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
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                  X 
                </mi> 
                <mn>
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               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
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               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msubsup> 
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                  I 
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                  * 
                </mtext> 
               </msubsup> 
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                  ( 
                </mo> 
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                 <msub> 
                  <mi>
                    X 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
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                </mrow> 
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                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
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                 + 
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                </mi> 
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                  ( 
                </mo> 
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                  <mi>
                    X 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
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                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
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              </mn> 
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               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
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            </mrow> 
     
            <mo>
              } 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
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              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              p 
            </mi> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
    
           </msub> 
    
           <mtext>
            
     d
    
           </mtext>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                ∞ 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mi>
               E 
             </mi> 
            </mrow> 
    
           </mstyle>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              { 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 &gt; 
               </mo> 
               <mi>
                 l 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  P 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  P 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
                <mtext>
                  * 
                </mtext> 
               </msubsup> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    X 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mtext>
                  * 
                </mtext> 
               </msubsup> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    X 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
               <mi>
                 Y 
               </mi> 
               <mo>
                 = 
               </mo> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              } 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              p 
            </mi> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
    
           </msub> 
    
           <mtext>
            
     d
    
           </mtext>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     .
    
           </mo> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
 
        </mtable> 

       </math>Then, we obtain 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   P
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     &gt;
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     l
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              P 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              P 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     Y
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <msubsup> 
     
            <mi>
              I 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
     
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
    
           </msubsup> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <msubsup> 
     
            <mi>
              I 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
     
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
    
           </msubsup> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     |
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     Y
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     y
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is increasing in y due to the condition 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    X
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   +
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    X
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <msub> 
   
          <mo>
           
    ↑
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     s
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     t
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mi>
          
   Y
  
         </mi>
 
        </mrow>

       </math>, then by using corollary 2.2, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   E
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    {
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     P
    
           </mi>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                P 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                P 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               Y 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               Y 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     |
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    }
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is increasing in x<sub>1</sub> because 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   Y
  
         </mi>
  
         <msub> 
   
          <mo>
           
    ↑
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     s
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     t
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    X
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>. Similarly, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   P
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     &gt;
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     l
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              P 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              P 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     Y
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <msubsup> 
     
            <mi>
              I 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
     
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
    
           </msubsup> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <msubsup> 
     
            <mi>
              I 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
     
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
    
           </msubsup> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     |
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     Y
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     y
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is increasing in y together with 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    X
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   +
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    X
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <msub> 
   
          <mo>
           
    ↑
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     s
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     t
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mi>
          
   Y
  
         </mi>
 
        </mrow>

       </math>, thus we have 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   E
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    {
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     P
    
           </mi>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                P 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                P 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               Y 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               Y 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     |
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    }
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is increasing in x<sub>2</sub> because 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   Y
  
         </mi>
  
         <msub> 
   
          <mo>
           
    ↑
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     s
    
           </mi>
    
           <mi>
            
     t
    
           </mi>
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    X
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>. For a more concise expression, we record 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   E
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    {
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     P
    
           </mi>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                P 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                P 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               Y 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               Y 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     |
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    }
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> as 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    g
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, and record 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   E
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    {
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     P
    
           </mi>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                P 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                P 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               Y 
             </mi> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <msubsup> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mtext>
                * 
              </mtext> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  X 
                </mi> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mi>
               Y 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     |
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    }
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> as 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    g
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>. Due to the monotonicity of 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    g
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, we use the second mean value theorem for integrals, the first two terms of the formula can be given as:
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mtext>
                   * 
                 </mtext> 
                </msubsup> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                ∞ 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mtext>
                   * 
                 </mtext> 
                </msubsup> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mi>
                ξ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   λ 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   * 
                 </mo> 
                </msubsup> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                ∞ 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mo>
                   * 
                 </mo> 
                </msup> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 p 
               </mi> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   X 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mi>
            
     ξ
    
           </mi>
    
           <mo>
            
     ∈
    
           </mo>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
    
           <mo>
            
     .
    
           </mo> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
 
        </mtable> 

       </math>(5.1)With a similar discussions as Proposition 3.1, we have 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   E
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    [
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msubsup> 
     
            <mi>
              I 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
     
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
    
           </msubsup> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    ]
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   E
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    [
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              I 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                X 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    ]
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, which means that 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mstyle displaystyle="true"> 
   
          <mrow> 
    
           <msubsup> 
     
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
     
            <mn>
              0 
            </mn> 
     
            <mi>
              ∞ 
            </mi> 
    
           </msubsup> 
    
           <mrow> 
     
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mtext>
                 * 
               </mtext> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow>
     
            <msub> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 X 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </msub> 
     
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow>
     
            <mtext>
              d 
            </mtext>
     
            <msub> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
    
           </mrow> 
   
          </mrow> 
  
         </mstyle>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mstyle displaystyle="true"> 
   
          <mrow> 
    
           <msubsup> 
     
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
     
            <mn>
              0 
            </mn> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
    
           </msubsup> 
    
           <mrow> 
     
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mtext>
                 * 
               </mtext> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow>
     
            <mtext>
              d 
            </mtext>
     
            <msub> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
    
           </mrow> 
   
          </mrow> 
  
         </mstyle>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <mstyle displaystyle="true"> 
   
          <mrow> 
    
           <msubsup> 
     
            <mo>
              ∫ 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
     
            <mi>
              ∞ 
            </mi> 
    
           </msubsup> 
    
           <mrow> 
     
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mi>
                 I 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mtext>
                 * 
               </mtext> 
              </msubsup> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow>
     
            <mtext>
              d 
            </mtext>
     
            <msub> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
    
           </mrow> 
   
          </mrow> 
  
         </mstyle>
 
        </mrow>

       </math>, thus (5.1) can be written as follows:
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mtext>
                   * 
                 </mtext> 
                </msubsup> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle>
    
           <mo>
            
     +
    
           </mo>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  λ 
                </mi> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                ∞ 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   λ 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mtext>
                   * 
                 </mtext> 
                </msubsup> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
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                ∫ 
              </mo> 
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                0 
              </mn> 
              <mi>
                ξ 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   λ 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
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                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
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                 <mtext>
                   * 
                 </mtext> 
                </msubsup> 
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                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
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                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
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             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
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                ∫ 
              </mo> 
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                0 
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                  λ 
                </mi> 
                <mn>
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               </msub> 
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             </msubsup> 
             <mrow> 
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               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
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              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
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                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
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                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
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                   * 
                 </mtext> 
                </msubsup> 
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                   ( 
                 </mo> 
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                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle>
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
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                ∫ 
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              </mn> 
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                  λ 
                </mi> 
                <mn>
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               </msub> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
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              <mrow> 
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                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
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                 <mi>
                   λ 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
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                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
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                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
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                     x 
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                     1 
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                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
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                   I 
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                   * 
                 </mtext> 
                </msubsup> 
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                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
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                     x 
                   </mi> 
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                     1 
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                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
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                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
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             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
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                ∫ 
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                0 
              </mn> 
              <mi>
                ξ 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
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                 g 
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               <mn>
                 1 
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              <mrow> 
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                 ( 
               </mo> 
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                   λ 
                 </mi> 
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                   1 
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               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
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                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
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                   ( 
                 </mo> 
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                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
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                 <mtext>
                   * 
                 </mtext> 
                </msubsup> 
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                   ( 
                 </mo> 
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                     x 
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                   <mn>
                     1 
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               </mrow> 
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                 ) 
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                d 
              </mtext> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
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               </mn> 
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             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mo>
            
     =
    
           </mo>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
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                ∫ 
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                  λ 
                </mi> 
                <mn>
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                 ( 
               </mo> 
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                   g 
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                   ( 
                 </mo> 
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                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
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                  </msub> 
                 </mrow> 
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                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
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                  − 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mi>
                   g 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
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                   ( 
                 </mo> 
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                     λ 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
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                 </mo> 
                </mrow> 
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                 ) 
               </mo> 
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                 ( 
               </mo> 
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                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
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                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mtext>
                   * 
                 </mtext> 
                </msubsup> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
  
         <mtr> 
   
          <mtd> 
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mtext>
            
      
    
           </mtext>
    
           <mo>
            
     −
    
           </mo>
    
           <mstyle displaystyle="true"> 
     
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mo>
                ∫ 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mi>
                ξ 
              </mi> 
             </msubsup> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 g 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   λ 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </msub> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
                 <mi>
                   I 
                 </mi> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mtext>
                   * 
                 </mtext> 
                </msubsup> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     x 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
              <mtext>
                d 
              </mtext> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
            </mrow> 
    
           </mstyle>
    
           <mo>
            
     .
    
           </mo> 
   
          </mtd> 
  
         </mtr> 
 
        </mtable> 

       </math>(5.2)Then, we have 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    g
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    g
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              λ 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   ≤
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> because 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    g
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> is increasing in 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    x
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>. Together with 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
   
          <mtext>
           
    *
   
          </mtext> 
  
         </msubsup> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   ≥
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> when 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    x
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   ∈
  
         </mo>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     0
    
           </mn>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <msub> 
     
            <mi>
              λ 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, we obtain (5.2) is negative. Then, we can similarly obtain that the last two terms of the formula are negative, which completes the proof. ′The Proof of Proposition 4.2Proof.
       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    T
   
          </mi> 
   
          <mrow> 
    
           <msup> 
     
            <mi>
              I 
            </mi> 
     
            <mtext>
              * 
            </mtext> 
    
           </msup> 
   
          </mrow> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    X
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   +
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    X
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   +
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   Y
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
   
          <mtext>
           
    *
   
          </mtext> 
  
         </msubsup> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
   
          <mtext>
           
    *
   
          </mtext> 
  
         </msubsup> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   +
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    P
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   +
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    P
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    T
   
          </mi> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    X
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   +
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    X
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   +
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   Y
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              X 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   +
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    P
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   +
  
         </mo>
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    P
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
 
        </mrow>

       </math>. Similar to Proposition 4.1, we only need to proof 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   E
  
         </mi>
  
         <msub> 
   
          <mrow> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              [ 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                T 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mtext>
                  * 
                </mtext> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ] 
            </mo>
    
           </mrow>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    +
   
          </mo> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   −
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   E
  
         </mi>
  
         <msub> 
   
          <mrow> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              [ 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                T 
              </mi> 
              <mi>
                I 
              </mi> 
             </msub> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               l 
             </mi> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              ] 
            </mo>
    
           </mrow>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    +
   
          </mo> 
  
         </msub> 
  
         <mo>
          
   ≤
  
         </mo>
  
         <mn>
          
   0
  
         </mn>
 
        </mrow>

       </math> for all 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   l
  
         </mi>
  
         <mo>
          
   ∈
  
         </mo>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <mn>
            
     0
    
           </mn>
    
           <mo>
            
     ,
    
           </mo>
    
           <mi>
            
     ∞
    
           </mi>
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math> with 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    1
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              1 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msub> 
   
          <mi>
           
    I
   
          </mi> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msub> 
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              x 
            </mi> 
     
            <mn>
              2 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   ∈
  
         </mo>
  
         <mi>
          
   ℱ
  
         </mi>
 
        </mrow>

       </math>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="" />
    </fig>
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>From the image of function 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msubsup> 
   
          <mi>
           
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        </mrow>

       </math> and 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
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         </mrow>
 
        </mrow>

       </math>, it can be seen that there must exist <img width="20.824295010845987" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId398.svg?20240816035105"> and <img width="22.549869904596704" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId400.svg?20240816035105">, <img width="111.06290672451192" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId402.svg?20240816035105"> if and only if <img width="79.7918473547268" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId404.svg?20240816035105">, <img width="111.06290672451192" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId406.svg?20240816035105"> if and only if <img width="83.29718004338395" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId408.svg?20240816035105">. <img width="116.31944444444444" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId410.svg?20240816035105"> if and only if <img width="83.29718004338395" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId412.svg?20240816035105">, <img width="116.31944444444444" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId414.svg?20240816035105"> if and only if <img width="88.50325379609545" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId416.svg?20240816035105">. Then, the last equation can be written as:</img></img></img></img></img></img></img></img></img></img><img width="652.7777777777778" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId418.svg?20240816035105"> (5.3)</img>By observing (5.3), we obtain <img width="380.2083333333333" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId420.svg?20240816035105"> is increasing in y because <img width="102.38611713665944" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId422.svg?20240816035105">, then by using corollary 2.2, <img width="468.75" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId424.svg?20240816035105"> is decreasing in <img width="19.08893709327549" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId426.svg?20240816035105"> because <img width="62.47288503253797" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId428.svg?20240816035105">. Similarly, <img width="380.2083333333333" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId430.svg?20240816035105"> is increasing in y because <img width="102.38611713665944" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId432.svg?20240816035105">, thus we have <img width="472.22222222222223" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId434.svg?20240816035105"> is decreasing in <img width="20.824295010845987" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId436.svg?20240816035105"> together with <img width="65.94360086767897" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId438.svg?20240816035105">. For a more concise expression, we record <img width="470.4861111111111" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId440.svg?20240816035105"> as <img width="52.060737527114966" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId442.svg?20240816035105">, and record <img width="470.4861111111111" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId444.svg?20240816035105"> as <img width="55.50737207285342" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId446.svg?20240816035105">. Then, due to the monotonicity of <img width="52.060737527114966" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId448.svg?20240816035105">, we use the second mean value theorem for integrals, the first two terms of (5.3) can be written as:</img></img></img></img></img></img></img></img></img></img></img></img></img></img></img><img width="434.02777777777777" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId450.svg?20240816035105">(5.4)</img>And by using <img width="180.4772234273319" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId452.svg?20240816035105">, we obtain <img width="184.0277777777778" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId454.svg?20240816035105"> and <img width="348.9583333333333" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId456.svg?20240816035105">, thus (5.4) can be written as follows:</img></img></img><img width="458.3333333333333" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId458.svg?20240816035105">(5.5)</img>Thus, we have <img width="140.56399132321042" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId460.svg?20240816035105"> because <img width="52.060737527114966" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId462.svg?20240816035105"> is decreasing. Also, because <img width="133.68055555555554" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId464.svg?20240816035105"> when <img width="79.7918473547268" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId466.svg?20240816035105"> and <img width="133.68055555555554" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId468.svg?20240816035105"> when <img width="86.73026886383347" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId470.svg?20240816035105">, we can conclude that (5.5) is negative. Then, continue to consider the last two terms of (5.3), similarly, we use the second mean value theorem for integrals because of the monotonicity of <img width="48.56895056374675" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId472.svg?20240816035105">, so these two terms can be written as:</img></img></img></img></img></img></img><img width="460.0694444444444" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId474.svg?20240816035105">(5.6)</img>Then, by using the condition that <img width="368.0555555555556" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId476.svg?20240816035105">, we obtain (5.6) is equal to:</img><img width="482.6388888888889" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId478.svg?20240816035105">(5.7)</img></title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="" />
    </fig>
    <p>Then, we have <img width="147.5054229934924" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId480.svg?20240816035105"> because <img width="55.50737207285342" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId482.svg?20240816035105"> is decreasing. And because <img width="140.625" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId484.svg?20240816035105"> when <img width="83.29718004338395" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId486.svg?20240816035105">, <img width="140.625" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId488.svg?20240816035105"> when <img width="88.50325379609545" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId490.svg?20240816035105">, we can conclude that (5.7) is negative. So, through the discussions above, we draw the conclusion that (5.3) is negative, which means that <img width="194.44444444444446" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId492.svg?20240816035105">, therefore, when we adopt insurance strategies <img width="19.080659150043367" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId494.svg?20240816035105"> and <img width="19.080659150043367" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId496.svg?20240816035105">, the total loss of the insurer reaches the minimum in the sense of stop-loss order, it means that <img width="19.080659150043367" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId498.svg?20240816035105"> and <img width="19.080659150043367" src="https://html.scirp.org/file/2410838-rId500.svg?20240816035105"> are our optimal insurance strategies under (4.1). ′</img></img></img></img></img></img></img></img></img></img></img></p>
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