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     Open Journal of Applied Sciences
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    2165-3917
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   <issn publication-format="print">
    2165-3925
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   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
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    10.4236/ojapps.2025.153039
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    ojapps-141280
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      Articles
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     <subject>
      Biomedical 
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       Life Sciences, Chemistry 
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       Materials Science, Computer Science 
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       Communications, Engineering, Physics 
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       Mathematics
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   <title-group>
    Optimization of the Enhanced Index Model
   </title-group>
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      <surname>
       Qian
      </surname>
      <given-names>
       Yao
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     aSchool of Mathematics and Statistics, Shandong Normal University, Jinan, China
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     2025
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    15
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      February
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      2025
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      February
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      March
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
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     2014
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    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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   <abstract>
    With the development of the domestic economy and the increase in household income, the demand for investment has been growing, and funds are widely favored for their safety and flexibility. Enhanced index funds combine the advantages of both passive and active management, with the potential to outperform the market and reduce tracking errors, attracting the attention of many investors. To address the risk that tracking portfolios may incur significant losses due to market index declines, this paper proposes the introduction of a non-parametric Mean Absolute Deviation (MAD) as a downside risk constraint in the enhanced index model, aiming to effectively control the downside risk of the tracking portfolio. Firstly, the study uses a non-parametric method to estimate the MAD and proves that this estimator is a convex function of the portfolio position. Secondly, an enhanced index model is constructed under the MAD constraint, where the objective function consists of a weighted sum of tracking error and excess return. Specifically, we use downside risk to measure tracking error. Finally, it is proven that the model is a convex optimization problem. Empirical research shows that the enhanced index model proposed in this paper, which considers the non-parametric MAD constraint, effectively controls downside risk.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Enhanced Index Model
    </kwd> 
    <kwd>
      Mean Absolute Deviation
    </kwd> 
    <kwd>
      Downside Risk
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Traditionally, index-based fund management strategies are broadly divided into passive management and active management. Fund managers implementing a passive management strategy aim to replicate the performance of a specific financial market index (the so-called benchmark) as closely as possible, such as the CSI 300 or the CSI 500. This strategy is known as index tracking, and it seeks to mimic the market index by selecting a subset of stocks from the benchmark, thereby minimizing a function that measures how closely the portfolio tracks its benchmark index (tracking error). Fund managers implementing an active management strategy aim to outperform the benchmark. This strategy involves analyzing a company’s financial condition, industry prospects, market trends, and other factors to predict the future performance of a stock, selecting stocks with better future prospects to construct a portfolio with the goal of outperforming the benchmark index. Additionally, <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-1">
     [1]
    </xref> have shown that a significant number of actively managed funds fail to outperform their benchmark over the long term. Therefore, fund managers typically prefer to adopt a hybrid strategy, often using a passive strategy to manage the majority of the fund’s investments, while employing an active strategy to manage a limited portion of the investments (see <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-2">
     [2]
    </xref>).</p>
   <p>Enhanced index tracking is an investment strategy aimed at achieving higher returns than the benchmark index (excess returns) while minimizing tracking errors. Therefore, the Enhanced Index Tracking Problem (EITP) seeks to minimize tracking error while maximizing excess returns above the benchmark. This investment strategy is an effective combination of passive and active management, providing relatively stable returns, which has attracted the attention of many scholars.</p>
   <p>In recent years, many scholars have developed models and solved the Enhanced Index Tracking Portfolio Problem. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-3">
     [3]
    </xref> proposed a related mixed-integer linear programming formulation for the enhanced index tracking problem, which includes transaction costs, constraints on the number of stocks that can be purchased, and limits on the total transaction costs incurred. They provided numerical results using a standard solver (Cplex). <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-4">
     [4]
    </xref> proposed a large-scale linear optimization model for enhanced index tracking, which selects the optimal portfolio based on a new stochastic dominance criterion and designed an effective constraint generation technique to solve the model. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-5">
     [5]
    </xref> proposed a partial replication strategy to construct a risk-averse enhanced index fund. By defining asset returns and return covariance terms as random variables to account for parameter estimation risk, they developed a stochastic mixed-integer nonlinear model. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-6">
     [6]
    </xref> presented an empirical study analyzing the effectiveness of a portfolio selection model based on second-order stochastic dominance (SSD) in the context of enhanced indexing.</p>
   <p>The goal of EITP is to minimize tracking error while maximizing excess returns relative to the benchmark. Therefore, this problem is essentially a multi-objective optimization problem. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-7">
     [7]
    </xref> proposed a multi-objective optimization approach for EITP, providing a framework where the objectives are defined as maximizing the degree of outperformance relative to the benchmark and minimizing the cumulative error of underperformance, with transaction costs restricted in the constraints. The paper introduced a disturbance-resistant multi-objective optimization algorithm to solve the enhanced index tracking problem. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-8">
     [8]
    </xref> proposed a linear bi-objective optimization method, which maximizes the average excess return of the portfolio relative to the benchmark during the learning phase and minimizes the maximum downside deviation of portfolio returns from the market index, solving it efficiently to optimality using standard linear programming techniques. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-9">
     [9]
    </xref> proposed a bi-objective mixed-integer linear programming formulation, provided computational results for a set of benchmark instances, and then designed a heuristic process to approximate the Pareto optimal solution set.</p>
   <p>The multi-objective optimization model results in a set of near-optimal solutions, and the specific solution still requires subjective selection by the decision-maker. Therefore, many scholars have considered converting the bi-objective problem into a single-objective problem. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-10">
     [10]
    </xref> made an appropriate trade-off between the objective functions of tracking error and excess return in the enhanced index tracking problem, and then solved the problem in two steps. First, they selected stocks that statistically represent the index and limited the number of stocks in the tracking portfolio by considering a subset of stocks. Second, the allocation of the tracking portfolio sets the weights for each stock. Other scholars have also established single-objective models based on the ratio of tracking error to excess return. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-11">
     [11]
    </xref> applied the Omega ratio for the first time and proposed two optimization models, showing that both models can be converted into linear programming models.</p>
   <p>In addition, some models and methods proposed in the literature have considered risk control to some extent. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-12">
     [12]
    </xref> were the first to attempt using the return-to-risk ratio in the context of enhanced indexing. The authors introduced a nonlinear optimization model based on maximizing the modified Sortino ratio and solved it using a genetic algorithm. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-13">
     [13]
    </xref> were the first to apply the theoretical framework of the risk-return ratio model to the enhanced index tracking problem. They proposed a novel bi-criteria optimization model based on Conditional Value-at-Risk (CVaR), using the risk-return ratio as the objective. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-14">
     [14]
    </xref> used the two-tail mixed Conditional Value-at-Risk (TMCVaR) measure for index tracking. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-15">
     [15]
    </xref> pointed out that when using index-based investment strategies for portfolio management, the tracking portfolio also suffers losses when the target index declines. Therefore, it is necessary to incorporate downside risk constraints into the enhanced index model. CVaR was introduced as a constraint in the general index tracking model to control the downside risk of the portfolio composed of the benchmark index component stocks.</p>
   <p>This paper considers that in enhanced index tracking investments, investors seek to have portfolio returns exceed the benchmark index returns while avoiding portfolio returns falling below the benchmark index returns. Based on <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-10">
     [10]
    </xref>, we have constructed an enhanced index model with the weighted sum of tracking error and excess returns as the objective function. In particular, to better meet the needs of investors, we use downside risk to measure tracking error. According to <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-15">
     [15]
    </xref>, we incorporate the Mean Absolute Deviation (MAD) as a lower bound constraint to effectively control the downside risk of the tracking portfolio. Compared to more complex measurement methods, MAD is simple, robust, and easy to implement, offering significant advantages in controlling downside risk and preventing large losses.</p>
   <p>The remainder of this paper is organized as follows. In Section 2, we use a non-parametric method to derive an estimator for the MAD. In Section 3, we prove that the non-parametric MAD estimator is a convex function of portfolio positions. In Section 4, We have developed an enhanced index model with the MAD constraint and proved that the model is a convex optimization problem. In Section 5, we conducted an empirical study that specifically analyzes the model’s ability to control downside risk. Section 6 provides a conclusion.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-"></xref>2. Non-Parametric Estimation of the MAD</title>
   <p>Let the asset return be a random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       X 
     </mi> 
    </math>, and the target return 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       α 
     </mi> 
    </math> is a value set in advance based on the investor’s risk preference or wealth status, typically taken as 0, the risk-free rate, or the expected return. The Mean Absolute Deviation (MAD) can be defined as</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mtext>
           MAD 
         </mtext> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </msub> 
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           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
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        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi mathvariant="double-struck">
          E 
        </mi> 
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           [ 
         </mo> 
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            <mi>
              α 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              X 
            </mi> 
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             | 
           </mo> 
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           ] 
         </mo> 
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       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
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               α 
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             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
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            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
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           <mtext>
             d 
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             x 
           </mi> 
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        <mo>
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           <mi>
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          </msubsup> 
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               − 
             </mo> 
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               x 
             </mi> 
            </mrow> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
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               x 
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            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
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              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(2.1)</p>
   <p>To obtain the analytical expression of the MAD in Equation (2.1), the density function of asset returns must be defined. However, in practice, the density function is usually unknown and must be estimated from historical return data. Common estimation methods include parametric, semi-parametric, and non-parametric approaches. Parametric and semi-parametric methods assume a specific distribution and estimate its parameters, but they depend on model assumptions, which may introduce biases. In contrast, non-parametric methods avoid assumptions and estimate the distribution directly from historical data. This typically provides more accurate and reliable risk assessments. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> be the sample of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       X 
     </mi> 
    </math>, then the non-parametric kernel estimate of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <munderover> 
       <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(2.2)</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the kernel function, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       h 
     </mi> 
    </math> is the bandwidth, where the Gaussian kernel function is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, and the bandwidth can be selected according to the algorithm rules.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         X 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(2.3)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.06 
      </mn> 
      <mo>
        × 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is a constant, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>. The non-parametric estimator of the MAD is then given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mover accent="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mrow> 
            <mtext>
              MAD 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo stretchy="true">
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ∞ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              | 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <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> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ∞ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <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>
             α 
           </mi> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
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        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ∞ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               α 
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             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
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             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
            </munderover> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
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             α 
           </mi> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mi>
               α 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mrow> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
             <mi>
               h 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mstyle displaystyle="true"> 
            <munderover> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mn>
                1 
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             </mrow> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
            </munderover> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mi>
                h 
              </mi> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                ∞ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mi>
                  α 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mi>
                  α 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msub> 
                 <mi>
                   x 
                 </mi> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mi>
               ∞ 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (2.4)</p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-"></xref>3. Convexity of the Non-Parametric MAD Estimator in Portfolio Positions</title>
   <p>Let the return of a stock index in the market be a random variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. This index consists of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       N 
     </mi> 
    </math> constituent stocks, and a tracking portfolio is constructed using 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
      <mo> 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> of these constituent stocks. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> be the return vector of the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math> constituent stocks, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> be the portfolio weights invested in the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math> constituent stocks. Then, the return of the tracking portfolio is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              I 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msubsup> 
     </mrow> 
    </math> represent the return samples of the 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math> constituent stocks and the index, respectively, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>. Then, the return sample of the tracking portfolio is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        X 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. Then, according to Equation (2.4), the non-parametric estimator of the MAD for the tracking portfolio is given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mover accent="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mrow> 
            <mtext>
              MAD 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo stretchy="true">
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                ∞ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mi>
                  α 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   a 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ⊤ 
                 </mo> 
                </msup> 
                <msub> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  a 
                </mi> 
                <mo>
                  ⊤ 
                </mo> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <munderover> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mi>
            T 
          </mi> 
         </munderover> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msubsup> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mfrac> 
               <mrow> 
                <mi>
                  α 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   a 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ⊤ 
                 </mo> 
                </msup> 
                <msub> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
              </mfrac> 
             </mrow> 
             <mi>
               ∞ 
             </mi> 
            </msubsup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  a 
                </mi> 
                <mo>
                  ⊤ 
                </mo> 
               </msup> 
               <msub> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mi>
                 h 
               </mi> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 α 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ξ 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          Φ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          Φ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>. The above expression can be simplified as</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mover accent="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mrow> 
            <mtext>
              MAD 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo stretchy="true">
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(3.1)</p>
   <p>The bandwidth is determined according to Equation (2.3).</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mrow> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <munderover> 
           <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
            <mo>
              ∑ 
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           </mstyle> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </munderover> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mo>
                 ⊤ 
               </mo> 
              </msup> 
              <msub> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mo>
                 ⊤ 
               </mo> 
              </msup> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 ¯ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mrow> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <munderover> 
           <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
           </mstyle> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </munderover> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mo>
                 ¯ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(3.2)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Σ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ¯ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>Lemma 3.1. The bandwidth 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Σ 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math> is a convex function of the portfolio position 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>Proof. The derivative of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       h 
     </mi> 
    </math> with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math> is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Σ 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Further, taking the derivative with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mo stretchy="false">
              ( 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               Σ 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mo stretchy="false">
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mo stretchy="false">
              ( 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               Σ 
             </mi> 
             <mo>
               ^ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mo stretchy="false">
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </msup> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           C 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mo>
                 ⊤ 
               </mo> 
              </msup> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 Σ 
               </mi> 
               <mo>
                 ^ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mn>
               3 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>It follows that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
      <mi>
        Σ 
      </mi> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         Σ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <msup> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>, and since</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msup> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             Σ 
           </mi> 
           <mo>
             ^ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Σ 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Σ 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Σ 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Σ 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           X 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mi>
          X 
        </mi> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ⊤ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             p 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ⊤ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
          <mi>
            X 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  p 
                </mi> 
                <mo>
                  ⊤ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ⊤ 
            </mo> 
           </msup> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ⊤ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ⊤ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ⊤ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ‖ 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ⊤ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⋅ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ⊤ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mi>
             X 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          ≥ 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Therefore, it follows that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> is a positive semi-definite matrix, i.e., the bandwidth 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           Σ 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math> is a convex function of the portfolio position 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>Proposition 3.1. The non-parametric estimator of the MAD, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mrow> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mi>
          A 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           D 
         </mi> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo stretchy="true">
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, is a convex function of the portfolio position 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>Proof. According to Equation (3.1), let</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msub> 
         <mover accent="true"> 
          <mrow> 
           <mtext>
             MAD 
           </mtext> 
          </mrow> 
          <mo stretchy="true">
            ^ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(3.3)</p>
   <p>Take the derivative of both sides of Equation (3.3) with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ξ 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, and based on the definition of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ξ 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              α 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            α 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(3.4)</p>
   <p>Take the derivative of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ξ 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>, and based on the definition of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ξ 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>(3.5)</p>
   <p>Take the derivative of both sides of Equation (3.3) with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>, and using Equation (3.4), we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(3.6)</p>
   <p>Furthermore, take the derivative of both sides of Equation (3.6) with respect to 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>, and using Equation (3.5), we get</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            F 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             Φ 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <msup> 
            <mi>
              Φ 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ξ 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mo>
               ∂ 
             </mo> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
             <mo>
               ⊤ 
             </mo> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msup> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              ξ 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           Φ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            Φ 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              ξ 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           Φ 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mi>
            h 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msup> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mo>
             ⊤ 
           </mo> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <msub> 
         <msup> 
          <mi>
            Φ 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math>(3.7)</p>
   <p>Since the kernel function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, the sample size 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and the bandwidth 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, it follows that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ⊤ 
       </mo> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is a positive semi-definite matrix. The function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the density function of the standard normal distribution, and after simple derivation, we obtain</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          Φ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            ∞ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        k 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Since 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        &lt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Φ 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          Φ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           ξ 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and according to Lemma 3.1, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> is a positive semi-definite matrix, it follows that the last two terms are also positive semi-definite matrices. Therefore, combining everything, we conclude that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mi>
          F 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> is a positive semi-definite matrix, meaning that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        F 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is a convex function of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>.</p>
  </sec><sec id="s4">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-"></xref>4. The Enhanced Index Model under MAD Constraint</title>
   <p>In this section, we construct the enhanced index model and discuss the objective function and constraints of the model. This paper emphasizes that traditional enhanced index models do not include a downside risk constraint, which may lead to the risk of the tracking portfolio deviating negatively from the benchmark index, a major concern in the current Chinese market. Therefore, we incorporate a constraint based on the MAD into the model. We also prove that the enhanced index model with the non-parametric MAD constraint is a convex optimization problem.</p>
   <p>For the enhanced index tracking problem, our goal is to generate a portfolio that seeks to achieve relatively high excess returns while minimizing tracking error. Tracking error refers to the difference between the actual returns of the portfolio and the returns of the benchmark index. This difference can be adjusted according to specific circumstances and preferences, for example, by using metrics such as mean squared error, root mean squared error, downside risk, or other risk measures. In enhanced index investing, investors expect the portfolio to outperform the benchmark index, rather than merely tracking it. Therefore, we consider using downside risk to measure tracking error, and define excess return as the average difference between the portfolio’s actual return and the benchmark index’s return, which better aligns with the risk perception of enhanced index investors. The objective of the enhanced index model is to minimize the linear combination of tracking error 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and excess return 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <munderover> 
           <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
           </mstyle> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </munderover> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mtext>
                max 
              </mtext> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    I 
                  </mi> 
                  <mo>
                    , 
                  </mo> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                </msub> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msup> 
                 <mi>
                   a 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ⊤ 
                 </mo> 
                </msup> 
                <msub> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                </msub> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            I 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math>(4.1)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> represents the probability of the t-th outcome, typically taken as equal probability, i.e., 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>. 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       γ 
     </mi> 
    </math> is any positive integer greater than zero, and different values of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       γ 
     </mi> 
    </math> can be set. When 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        γ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, the tracking error is the Lower Partial Deviation. The 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       γ 
     </mi> 
    </math>-th power of the tracking error is used to eliminate the influence of dimensionality, ensuring that the units of the tracking error and excess return are consistent.</p>
   <p>We introduce the MAD of the tracking portfolio to control the downside risk. By embedding the non-parametric estimator of MAD from Equation (3.1) into model (4.1), and assuming that the maximum downside risk the investor can bear is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       v 
     </mi> 
    </math>, we obtain the enhanced index model based on the non-parametric MAD constraint. We require that the portfolio weights 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        a 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mtext>
         T 
       </mtext> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> invested in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       n 
     </mi> 
    </math> constituent stocks do not involve short positions, i.e., 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ∀ 
      </mo> 
      <mi>
        i 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        n 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, and that the investment weights in each stock are normalized, i.e., 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <msubsup> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <munder> 
             <mrow> 
              <mtext>
                min 
              </mtext> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
              <mo>
                ∈ 
              </mo> 
              <msup> 
               <mi>
                 ℝ 
               </mi> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </munder> 
            <mi>
              λ 
            </mi> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <munderover> 
                 <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
                  <mo>
                    ∑ 
                  </mo> 
                 </mstyle> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                  <mo>
                    = 
                  </mo> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   T 
                 </mi> 
                </munderover> 
                <mtext>
                    
                </mtext> 
                <msub> 
                 <mi>
                   ω 
                 </mi> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                </msub> 
                <msup> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <mtext>
                      max 
                    </mtext> 
                    <mrow> 
                     <mo>
                       ( 
                     </mo> 
                     <mrow> 
                      <msub> 
                       <mi>
                         r 
                       </mi> 
                       <mrow> 
                        <mi>
                          I 
                        </mi> 
                        <mo>
                          , 
                        </mo> 
                        <mi>
                          t 
                        </mi> 
                       </mrow> 
                      </msub> 
                      <mo>
                        − 
                      </mo> 
                      <msup> 
                       <mi>
                         a 
                       </mi> 
                       <mo>
                         ⊤ 
                       </mo> 
                      </msup> 
                      <msub> 
                       <mi>
                         r 
                       </mi> 
                       <mi>
                         t 
                       </mi> 
                      </msub> 
                      <mo>
                        , 
                      </mo> 
                      <mn>
                        0 
                      </mn> 
                     </mrow> 
                     <mo>
                       ) 
                     </mo> 
                    </mrow> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   γ 
                 </mi> 
                </msup> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 / 
               </mo> 
               <mi>
                 γ 
               </mi> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mi>
                λ 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <munderover> 
             <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
              <mo>
                ∑ 
              </mo> 
             </mstyle> 
             <mrow> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mn>
                1 
              </mn> 
             </mrow> 
             <mi>
               T 
             </mi> 
            </munderover> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <msub> 
             <mi>
               ω 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mo>
                 ⊤ 
               </mo> 
              </msup> 
              <msub> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mi>
                  I 
                </mi> 
                <mo>
                  , 
                </mo> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtext>
              s 
            </mtext> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
            <mtext>
              t 
            </mtext> 
            <mo>
              . 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mtable columnalign="left"> 
             <mtr columnalign="left"> 
              <mtd columnalign="left"> 
               <mrow> 
                <mover accent="true"> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mrow> 
                    <mtext>
                      MAD 
                    </mtext> 
                   </mrow> 
                   <mi>
                     α 
                   </mi> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo stretchy="true">
                   ^ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     a 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ⊤ 
                   </mo> 
                  </msup> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  = 
                </mo> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mfrac> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mi>
                   T 
                 </mi> 
                </mfrac> 
                <munderover> 
                 <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
                  <mo>
                    ∑ 
                  </mo> 
                 </mstyle> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                  <mo>
                    = 
                  </mo> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   T 
                 </mi> 
                </munderover> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <msup> 
                     <mi>
                       a 
                     </mi> 
                     <mo>
                       ⊤ 
                     </mo> 
                    </msup> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       r 
                     </mi> 
                     <mi>
                       t 
                     </mi> 
                    </msub> 
                    <mo>
                      − 
                    </mo> 
                    <mi>
                      α 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     Φ 
                   </mi> 
                   <mn>
                     0 
                   </mn> 
                  </msub> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       ξ 
                     </mi> 
                     <mi>
                       t 
                     </mi> 
                    </msub> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                  <mi>
                    h 
                  </mi> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     Φ 
                   </mi> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       ξ 
                     </mi> 
                     <mi>
                       t 
                     </mi> 
                    </msub> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
              </mtd> 
             </mtr> 
             <mtr columnalign="left"> 
              <mtd columnalign="left"> 
               <mrow> 
                <mtext>
                    
                </mtext> 
                <mtext>
                    
                </mtext> 
                <mtext>
                    
                </mtext> 
                <mtext>
                    
                </mtext> 
                <mtext>
                    
                </mtext> 
                <mtext>
                    
                </mtext> 
                <mo>
                  + 
                </mo> 
                <mfrac> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mi>
                   T 
                 </mi> 
                </mfrac> 
                <munderover> 
                 <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
                  <mo>
                    ∑ 
                  </mo> 
                 </mstyle> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                  <mo>
                    = 
                  </mo> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   T 
                 </mi> 
                </munderover> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   [ 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <msup> 
                     <mi>
                       a 
                     </mi> 
                     <mo>
                       ⊤ 
                     </mo> 
                    </msup> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       r 
                     </mi> 
                     <mi>
                       t 
                     </mi> 
                    </msub> 
                    <mo>
                      − 
                    </mo> 
                    <mi>
                      α 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                  <msub> 
                   <msup> 
                    <mi>
                      Φ 
                    </mi> 
                    <mo>
                      ′ 
                    </mo> 
                   </msup> 
                   <mn>
                     0 
                   </mn> 
                  </msub> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       ξ 
                     </mi> 
                     <mi>
                       t 
                     </mi> 
                    </msub> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    + 
                  </mo> 
                  <mi>
                    h 
                  </mi> 
                  <msub> 
                   <msup> 
                    <mi>
                      Φ 
                    </mi> 
                    <mo>
                      ′ 
                    </mo> 
                   </msup> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                  <mrow> 
                   <mo>
                     ( 
                   </mo> 
                   <mrow> 
                    <msub> 
                     <mi>
                       ξ 
                     </mi> 
                     <mi>
                       t 
                     </mi> 
                    </msub> 
                   </mrow> 
                   <mo>
                     ) 
                   </mo> 
                  </mrow> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ] 
                 </mo> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ≤ 
                </mo> 
                <mi>
                  v 
                </mi> 
                <mo>
                  . 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mtd> 
             </mtr> 
            </mtable> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Theorem 4.1. For any positive integer 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        γ 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, if the feasible set 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Ω 
     </mi> 
    </math> is non-empty, the enhanced index model 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> based on the non-parametric MAD is a convex optimization problem.</p>
   <p>Proof. In the model 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, besides the non-parametric Mean Absolute Deviation (MAD) constraint, all other constraints are linear, and the set of linear constraints is necessarily a convex set. According to Theorem 3.1, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mrow> 
          <mtext>
            MAD 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo stretchy="true">
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is a convex function of the portfolio position 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>. According to optimization theory, the lower level set of a convex function is a convex set. Therefore, the constraint set of the non-parametric MAD, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mrow> 
        <mtext>
          MAD 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mi>
        ν 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, is a convex set, and thus the feasible set 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtext>
       Ω 
     </mtext> 
    </math> of model 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        P 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is a convex set. The objective function consists of two parts, with the second part being a linear function of the decision variable 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>, and thus also a convex function of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>. Therefore, the following key result is to prove that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <msubsup> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </msubsup> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               ω 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </msub> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mtext>
                  max 
                </mtext> 
                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mrow> 
                    <mi>
                      I 
                    </mi> 
                    <mo>
                      , 
                    </mo> 
                    <mi>
                      t 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                  </msub> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <msup> 
                   <mi>
                     a 
                   </mi> 
                   <mo>
                     ⊤ 
                   </mo> 
                  </msup> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                  </msub> 
                  <mo>
                    , 
                  </mo> 
                  <mn>
                    0 
                  </mn> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mi>
               γ 
             </mi> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is a convex function of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>. To this end, we first present Lemma 4.1 and Lemma 4.2.</p>
   <p>Lemma 4.1 (Minkowski Inequality). If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        γ 
      </mi> 
      <mo>
        ≥ 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, then the following holds </p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <munderover> 
           <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
           </mstyle> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </munderover> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <munderover> 
           <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
           </mstyle> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </munderover> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msubsup> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <munderover> 
           <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
           </mstyle> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </munderover> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msubsup> 
           <mi>
             y 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mi>
           γ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Lemma 4.2 (Triangle Inequality). If 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        x 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        y 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mi>
        ℝ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, then the following holds </p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≤ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>Proof. For any two decision vectors 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, and any real number 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        κ 
      </mi> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, based on Lemma 4.1 and Lemma 4.2, we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            κ 
          </mi> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              κ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <munderover> 
            <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </munderover> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 max 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     I 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ( 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       κ 
                     </mi> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        a 
                      </mi> 
                      <mn>
                        1 
                      </mn> 
                     </msub> 
                     <mo>
                       + 
                     </mo> 
                     <mrow> 
                      <mo>
                        ( 
                      </mo> 
                      <mrow> 
                       <mn>
                         1 
                       </mn> 
                       <mo>
                         − 
                       </mo> 
                       <mi>
                         κ 
                       </mi> 
                      </mrow> 
                      <mo>
                        ) 
                      </mo> 
                     </mrow> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        a 
                      </mi> 
                      <mn>
                        2 
                      </mn> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                    <mo>
                      ) 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ⊤ 
                  </mo> 
                 </msup> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <munderover> 
            <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </munderover> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     I 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msup> 
                  <mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ( 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       κ 
                     </mi> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        a 
                      </mi> 
                      <mn>
                        1 
                      </mn> 
                     </msub> 
                     <mo>
                       + 
                     </mo> 
                     <mrow> 
                      <mo>
                        ( 
                      </mo> 
                      <mrow> 
                       <mn>
                         1 
                       </mn> 
                       <mo>
                         − 
                       </mo> 
                       <mi>
                         κ 
                       </mi> 
                      </mrow> 
                      <mo>
                        ) 
                      </mo> 
                     </mrow> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        a 
                      </mi> 
                      <mn>
                        2 
                      </mn> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                    <mo>
                      ) 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ⊤ 
                  </mo> 
                 </msup> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mfrac> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      r 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       I 
                     </mi> 
                     <mo>
                       , 
                     </mo> 
                     <mi>
                       t 
                     </mi> 
                    </mrow> 
                   </msub> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <msup> 
                    <mrow> 
                     <mrow> 
                      <mo>
                        ( 
                      </mo> 
                      <mrow> 
                       <mi>
                         κ 
                       </mi> 
                       <msub> 
                        <mi>
                          a 
                        </mi> 
                        <mn>
                          1 
                        </mn> 
                       </msub> 
                       <mo>
                         + 
                       </mo> 
                       <mrow> 
                        <mo>
                          ( 
                        </mo> 
                        <mrow> 
                         <mn>
                           1 
                         </mn> 
                         <mo>
                           − 
                         </mo> 
                         <mi>
                           κ 
                         </mi> 
                        </mrow> 
                        <mo>
                          ) 
                        </mo> 
                       </mrow> 
                       <msub> 
                        <mi>
                          a 
                        </mi> 
                        <mn>
                          2 
                        </mn> 
                       </msub> 
                      </mrow> 
                      <mo>
                        ) 
                      </mo> 
                     </mrow> 
                    </mrow> 
                    <mo>
                      ⊤ 
                    </mo> 
                   </msup> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      r 
                    </mi> 
                    <mi>
                      t 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                 </mfrac> 
                </mrow> 
                <mo>
                  | 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <munderover> 
           <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
            <mo>
              ∑ 
            </mo> 
           </mstyle> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mrow> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
          </munderover> 
          <mtext>
              
          </mtext> 
          <msub> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <mi>
                κ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <msub> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mrow> 
                  <mi>
                    I 
                  </mi> 
                  <mo>
                    , 
                  </mo> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </mrow> 
                </msub> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <msubsup> 
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                   a 
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                   1 
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                 </mo> 
                </msubsup> 
                <msub> 
                 <mi>
                   r 
                 </mi> 
                 <mi>
                   t 
                 </mi> 
                </msub> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mfrac> 
            <mo>
              + 
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            <mfrac> 
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              <mrow> 
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                 | 
               </mo> 
               <mrow> 
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                  κ 
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                <mrow> 
                 <mo>
                   ( 
                 </mo> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mi>
                     r 
                   </mi> 
                   <mrow> 
                    <mi>
                      I 
                    </mi> 
                    <mo>
                      , 
                    </mo> 
                    <mi>
                      t 
                    </mi> 
                   </mrow> 
                  </msub> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
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                     1 
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                   <mo>
                     ⊤ 
                   </mo> 
                  </msubsup> 
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                     r 
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                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mo>
                   ) 
                 </mo> 
                </mrow> 
               </mrow> 
               <mo>
                 | 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msup> 
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          <mrow> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
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                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
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                     1 
                   </mn> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mi>
                     κ 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
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                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      r 
                    </mi> 
                    <mrow> 
                     <mi>
                       I 
                     </mi> 
                     <mo>
                       , 
                     </mo> 
                     <mi>
                       t 
                     </mi> 
                    </mrow> 
                   </msub> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <msubsup> 
                    <mi>
                      a 
                    </mi> 
                    <mn>
                      2 
                    </mn> 
                    <mo>
                      ⊤ 
                    </mo> 
                   </msubsup> 
                   <msub> 
                    <mi>
                      r 
                    </mi> 
                    <mi>
                      t 
                    </mi> 
                   </msub> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mfrac> 
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                 <mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ( 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <mn>
                       1 
                     </mn> 
                     <mo>
                       − 
                     </mo> 
                     <mi>
                       κ 
                     </mi> 
                    </mrow> 
                    <mo>
                      ) 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                   <mrow> 
                    <mo>
                      ( 
                    </mo> 
                    <mrow> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        r 
                      </mi> 
                      <mrow> 
                       <mi>
                         I 
                       </mi> 
                       <mo>
                         , 
                       </mo> 
                       <mi>
                         t 
                       </mi> 
                      </mrow> 
                     </msub> 
                     <mo>
                       − 
                     </mo> 
                     <msubsup> 
                      <mi>
                        a 
                      </mi> 
                      <mn>
                        2 
                      </mn> 
                      <mo>
                        ⊤ 
                      </mo> 
                     </msubsup> 
                     <msub> 
                      <mi>
                        r 
                      </mi> 
                      <mi>
                        t 
                      </mi> 
                     </msub> 
                    </mrow> 
                    <mo>
                      ) 
                    </mo> 
                   </mrow> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    | 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
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                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <msup> 
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          <mo>
            ( 
          </mo> 
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            <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
            </mstyle> 
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               t 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </munderover> 
           <mtext>
               
           </mtext> 
           <msub> 
            <mi>
              ω 
            </mi> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 κ 
               </mi> 
               <mi>
                 max 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     I 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msubsup> 
                  <mi>
                    a 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    ⊤ 
                  </mo> 
                 </msubsup> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   κ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mtext>
                 max 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     I 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msubsup> 
                  <mi>
                    a 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                  <mo>
                    ⊤ 
                  </mo> 
                 </msubsup> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <munderover> 
            <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </munderover> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mroot> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    ω 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mi>
                  γ 
                </mi> 
               </mroot> 
               <mi>
                 κ 
               </mi> 
               <mi>
                 max 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     I 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msubsup> 
                  <mi>
                    a 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    ⊤ 
                  </mo> 
                 </msubsup> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mroot> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    ω 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mi>
                  γ 
                </mi> 
               </mroot> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   κ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mtext>
                 max 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     I 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msubsup> 
                  <mi>
                    a 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                  <mo>
                    ⊤ 
                  </mo> 
                 </msubsup> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          ≤ 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <munderover> 
            <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </munderover> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mroot> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    ω 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mi>
                  γ 
                </mi> 
               </mroot> 
               <mi>
                 κ 
               </mi> 
               <mi>
                 max 
               </mi> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     I 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msubsup> 
                  <mi>
                    a 
                  </mi> 
                  <mn>
                    1 
                  </mn> 
                  <mo>
                    ⊤ 
                  </mo> 
                 </msubsup> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <munderover> 
            <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
             <mo>
               ∑ 
             </mo> 
            </mstyle> 
            <mrow> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              T 
            </mi> 
           </munderover> 
           <msup> 
            <mrow> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mroot> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    ω 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mi>
                  γ 
                </mi> 
               </mroot> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mi>
                   κ 
                 </mi> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
               <mtext>
                 max 
               </mtext> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     I 
                   </mi> 
                   <mo>
                     , 
                   </mo> 
                   <mi>
                     t 
                   </mi> 
                  </mrow> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <msubsup> 
                  <mi>
                    a 
                  </mi> 
                  <mn>
                    2 
                  </mn> 
                  <mo>
                    ⊤ 
                  </mo> 
                 </msubsup> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mi>
                    t 
                  </mi> 
                 </msub> 
                 <mo>
                   , 
                 </mo> 
                 <mn>
                   0 
                 </mn> 
                </mrow> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mi>
              γ 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mi>
             γ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mi>
          κ 
        </mi> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            κ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math></p>
   <p>Therefore, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> are convex functions of the portfolio position 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       a 
     </mi> 
    </math>.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-"></xref>5. Empirical Analysis</title>
   <p>To further evaluate the performance of the enhanced index model proposed in this paper in real financial markets, we conducted an empirical analysis using the CSI 300 Index and its constituent stocks. The data is sourced from the baostock economic and financial database, specifically collecting daily closing price data of the CSI 300 Index and its constituent stocks from January 1, 2015, to December 31, 2024. The time trend of the CSI 300 Index is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
     Figure 1
    </xref>. To test the model’s risk control ability during the downtrend of the index, this paper focuses on three downtrend periods of the index: February 20, 2017, to April 3, 2019 (Period 1), June 3, 2021, to May 5, 2023 (Period 2), and July 23, 2020, to February 4, 2021 (Period 3).</p>
   <fig id="fig1" position="float">
    <label>Figure 1</label>
    <caption>
     <title>Figure 1. CSI 300 index trend and long-term downturn periods.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313037-rId256.jpeg?20250318101526" />
   </fig>
   <p>After performing the logarithmic difference, the CSI 300 index returns data (in %) are obtained. <xref ref-type="table" rid="table1">
     Table 1
    </xref> presents the descriptive statistics of the index returns data for the three sample periods. From the mean and median values, the overall performance in all three periods is poor, indicating a downtrend. From the maximum, minimum, and standard deviation values, Period 1 and Period 3 show high volatility and risk, indicating significant market weakness. From the skewness, kurtosis, and JB statistic, the return distributions in all three periods deviate from normal distribution, indicating frequent extreme fluctuations in these periods. From the lower partial moment, Period 1 has the highest downside risk, while Periods 2 and 3 have relatively lower downside risks.</p>
   <table-wrap id="table1">
    <label>
     <xref ref-type="table" rid="table1">
      Table 1
     </xref></label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-"></xref>Table 1. Descriptive statistics table.</title>
    </caption>
    <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="9.10%"><p style="text-align:center">Indicator</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">Period Length</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">Mean</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">Median</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">Standard Deviation</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">Minimum</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">Maximum</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">Skewness</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">Kurtosis</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="8.86%"><p style="text-align:center">JB Statistic</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="11.24%"><p style="text-align:center">Lower Partial Moment</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="9.10%"><p style="text-align:center">Period 1</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">519</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">−0.0744</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">−0.0775</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">1.4614</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">−17.9352</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">7.9413</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">−3.2446</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">4.4193</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="8.86%"><p style="text-align:center">430.6320</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="11.24%"><p style="text-align:center">1.2700</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="9.10%"><p style="text-align:center">Period 2</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">466</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">−0.0594</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">0.0000</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">0.9606</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">−6.0865</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">2.7895</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">−0.8387</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">4.3937</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.86%"><p style="text-align:center">42.8552</p></td> 
      <td class="acenter" width="11.24%"><p style="text-align:center">0.1350</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="9.10%"><p style="text-align:center">Period 3</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">134</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">−0.0398</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">−0.1930</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">1.1212</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">−3.9515</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">4.7067</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">0.6954</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.85%"><p style="text-align:center">2.6010</p></td> 
      <td class="acenter" width="8.86%"><p style="text-align:center">48.2127</p></td> 
      <td class="acenter" width="11.24%"><p style="text-align:center">−0.0940</p></td> 
     </tr> 
    </table>
   </table-wrap>
   <p>Next, we use the subgradient descent (SGD) to assess the model’s ability to control risk during the long-term downtrend of the index. Specifically, the data is divided into a training set (Period 1), a validation set (Period 3), and a test set (Period 2). This division ensures the temporal order of the data and allows the training, validation, and testing processes to more reasonably reflect the model’s effectiveness and stability.</p>
   <p>In addition, the core of the enhanced index model is to track the index and generate excess returns using a small number of constituent stocks. Therefore, before optimizing the model, it is necessary to determine the set of constituent stocks that will be included in the tracking portfolio. To reduce the complexity of model solving, this paper focuses on the fundamental issues of the model itself, using the Beta values of the constituent stocks for stock selection, and tracking the index and generating excess returns using the selected stocks. Specifically, the Beta values of the constituent stocks in the CSI 300 index were calculated, and the 30 constituent stocks with Beta values closest to 1 were selected to track the index.</p>
   <p>Since the enhanced index model can better achieve the goal of generating excess returns while tracking the index, the enhanced index model is used in the empirical analysis with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        λ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.5 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Additionally, to evaluate performance under different MAD constraints, three different risk constraint values are selected: 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1.3 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Based on the earlier definition of symbols, the return of the tracking portfolio is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, and the return of the index is 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           I 
         </mi> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        T 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. The following indicators are defined to compare the performance of the tracking portfolio: Excess Return ( 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>), Information Ratio 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, Standard Deviation 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mo>
           ⊤ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mtext></mtext> 
        <mover accent="true"> 
         <mtext>
           Σ 
         </mtext> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math>, Sharpe Ratio 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          σ 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>, and Downside Risk based on the risk-free rate.</p>
   <table-wrap id="table2">
    <label>
     <xref ref-type="table" rid="table2">
      Table 2
     </xref></label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-"></xref>Table 2. Sample period indicators.</title>
    </caption>
    <table class="MsoTableGrid custom-table" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Sample</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Indicator</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Excess Return</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Information Ratio</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Standard Deviation</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Sharpe Ratio</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Downside Risk</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td rowspan="4" class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Period 1</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">v = 0.05</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0067</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0967</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0117</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.1371</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0122</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">v = 0.10</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0088</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.1001</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0083</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.1446</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0075</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">v = 0.15</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0068</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0997</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0120</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.1343</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0173</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Index</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0000</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0000</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0123</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0000</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0324</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td rowspan="4" class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Period 3</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">v = 0.05</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0054</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0209</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0327</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0290</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0133</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">v = 0.10</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0083</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0490</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0130</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0461</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0127</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">v = 0.15</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0054</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0202</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0428</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0278</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0135</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Index</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0000</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0000</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0246</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0000</p></td> 
      <td class="custom-bottom-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0168</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td rowspan="4" class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Period 2</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">v = 0.05</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0061</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0209</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0115</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0760</p></td> 
      <td class="custom-top-td acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0079</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">v = 0.10</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0090</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0709</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0112</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0920</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0076</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">v = 0.15</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0070</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0675</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0113</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0870</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0077</p></td> 
     </tr> 
     <tr> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">Index</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0000</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0000</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0189</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0000</p></td> 
      <td class="acenter" width="14.29%"><p style="text-align:center">0.0084</p></td> 
     </tr> 
    </table>
   </table-wrap>
   <p>
    <xref ref-type="table" rid="table2">
     Table 2
    </xref> presents a comparison of the returns and risks of the tracking portfolio under different parameters 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       v 
     </mi> 
    </math> for each sample period. From Table can be observed that in all sample periods, the investment strategy based on the enhanced index model consistently generates positive excess returns, information ratio, and positive Sharpe ratio. This indicates that, from the perspective of returns and risk-adjusted returns, the investment strategy developed in this paper outperforms the traditional index strategy. Further analysis of the standard deviation and downside risk shows that the standard deviation and downside risk of the investment strategy are lower than those of the benchmark index (except in Period 3). Specifically, in Period 3, when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.10 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, both the standard deviation and downside risk of the investment strategy are smaller than those of the benchmark index, suggesting that the investment strategy developed in this paper performs better in terms of risk control compared to the benchmark index.</p>
   <p>Additionally, comparing the results for different 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       v 
     </mi> 
    </math> values reveals that when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.10 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, the excess return is maximized, the standard deviation is minimized, and consequently, the information ratio and Sharpe ratio also reach their maximum values. Under this condition, the downside risk is minimized. Meanwhile, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.05 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.15 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> yield similar results, both outperforming the benchmark index and showing an ability to control risk. This indicates that by introducing an appropriate risk constraint level, risk can be effectively controlled while generating excess returns. Therefore, the enhanced index model developed in this paper proves to be effective in investment management within real financial markets.</p>
   <p>
    <xref ref-type="fig" rid="fig2">
     Figure 2
    </xref> visually demonstrates the cumulative returns of the investment strategy when 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        v 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0.10 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> across different sample periods. As can be seen from the figure, the cumulative returns of the tracking portfolio constructed in this paper</p>
   <fig-group id="fig2" position="float">
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>Figure 2. Comparison of portfolio cumulative returns and benchmark index cumulative returns.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313037-rId293.jpeg?20250318101526" />
    </fig>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>Figure 2. Comparison of portfolio cumulative returns and benchmark index cumulative returns.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313037-rId294.jpeg?20250318101526" />
    </fig>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>Figure 2. Comparison of portfolio cumulative returns and benchmark index cumulative returns.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313037-rId295.jpeg?20250318101526" />
    </fig>
   </fig-group>
   <p>closely follow the cumulative returns of the index, while exceeding the index returns. This indicates that the investment strategy developed in this paper achieves the investor’s objective by both closely tracking the index’s trend and generating excess returns. Specifically, in Periods 1 and 3, the downside risk is well controlled, as the cumulative return of the portfolio does not decline along with the index’s cumulative return. This suggests that our model is better at controlling downside risk.</p>
  </sec><sec id="s6">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.141280-"></xref>6. Conclusion</title>
   <p>In this paper, we consider the risk of significant losses in the tracking portfolio when the market index experiences a downward jump, as the tracking portfolio tends to follow the index trend. Therefore, we introduce a downside risk constraint into the traditional enhanced index model and construct an enhanced index model under the constraint of MAD, aiming to effectively control the downside risk of the tracking portfolio and achieve excess returns. We prove that the model is a convex optimization problem and optimize it using SGD. Empirical research shows that the enhanced index model proposed in this paper, which considers the non-parametric MAD constraint, can effectively control downside risk.</p>
  </sec>
 </body><back>
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