<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20241031//EN" "JATS-journalpublishing1-4.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">ojapps</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Open Journal of Applied Sciences</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2165-3925</issn>
      <issn pub-type="ppub">2165-3917</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/ojapps.2026.162034</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">ojapps-149615</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group>
          <subject>Article</subject>
        </subj-group>
        <subj-group>
          <subject>Biomedical</subject>
          <subject>Life Sciences</subject>
          <subject>Chemistry</subject>
          <subject>Materials Science</subject>
          <subject>Computer Science</subject>
          <subject>Communications</subject>
          <subject>Engineering</subject>
          <subject>Physics</subject>
          <subject>Mathematics</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>A Novel Modified TSVD Method and Truncated Reorthogonalized Golub-Kahan Bidiagonalization Method for Discrete Ill-Posed Problems</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Wu</surname>
            <given-names>Yin</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <name name-style="western">
            <surname>Zhao</surname>
            <given-names>Lei</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> School of Mathematical Sciences, Gansu Minzu Normal University, Hezuo, China </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The authors declare no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>02</day>
        <month>02</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>02</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>16</volume>
      <issue>02</issue>
      <fpage>550</fpage>
      <lpage>573</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>08</day>
          <month>01</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>11</day>
          <month>02</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>14</day>
          <month>02</month>
          <year>2026</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© 2026 by the authors and Scientific Research Publishing Inc.</copyright-statement>
        <copyright-year>2026</copyright-year>
        <license license-type="open-access">
          <license-p> This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license ( <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link> ). </license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri content-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.4236/ojapps.2026.162034">https://doi.org/10.4236/ojapps.2026.162034</self-uri>
      <abstract>
        <p>Truncated singular value decomposition (TSVD) and Golub-Kahan diagonalization are two elementary techniques for solving a least squares problem from a linear discrete ill-posed problems. For small to medium sized ill-posed problems, we propose a novel Modified Truncated Singular Value Decomposition (NMTSVD) based on the MTSVD method. This method presents three approaches to select truncation indices, leading to three approximate matrices of the coefficient matrix <inline-formula><mml:math></mml:math></inline-formula></p>
        <p>A</p>
        <p>. And the relationships of these approximate matrices are established in terms of the spectral condition number. For large-scale unstable discrete ill-posed problems, we propose a truncated Reorthogonalized Golub-Kahan Bidiagonalization (RGKB) method by integrating the Golub-Kahan bidiagonalization process, truncation index, and the Gram-Schmidt reorthogonalization procedure. Numerical experiments are presented to illustrate the effectiveness of the methods NMTSVD and RGKB.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Discrete Ill-Posed Problems</kwd>
        <kwd>Truncated Singular Value Decomposition</kwd>
        <kwd>Reorthogonalized Golub-Kahan Bidiagonalization</kwd>
        <kwd>Gram-Schmidt</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction and Main Results</title>
      <p>Consider the computation of an approximate solution of the minimization problem:</p>
      <disp-formula id="FD1">
        <label>(1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>min</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>‖</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>b</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>‖</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>m</mml:mi>
                <mml:mo>×</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>b</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
              <mml:mi>m</mml:mi>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where and throughout this paper, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mtext>   </mml:mtext></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the Euclidean vector norm or the associated induced matrix norm. The singular values of the matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> are assumed of different size closed to the origin. It follows that <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> is severely ill-conditioned and may be singular. Minimization problems (1) with a matrix of this kind often are referred to as discrete ill-posed problems. They arise, for example, from the discretization of linear ill-posed problem, such as Fredholm integral equations of the first kind with a smooth kernel [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. The application background of discrete ill-posed problems is very extensive, such as signal processing, image denoising and deblurring [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. We will for notational simplicity assume that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; however, the methods discussed also can be applied when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>There are measurement or discretization errors <inline-formula><mml:math><mml:mi> e </mml:mi></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mi> b </mml:mi></mml:math></inline-formula> , here <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is called noise, and it is generally Gaussian white noise. Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> b </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the (unknown) noise-free vector associated with <inline-formula><mml:math><mml:mi> b </mml:mi></mml:math></inline-formula> , <italic>i.e.</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> b </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> b </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . We are interested in computing an approximation of the solution <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> of the minimal Euclidean norm of the error-free least-squares problem:</p>
      <disp-formula id="FD2">
        <label>(2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>min</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>‖</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>‖</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD3">
        <label>(1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mo>†</mml:mo>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD4">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>^</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mo>†</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mi>b</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mo>†</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>e</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>e</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mo>†</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mi>e</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>often does not yield a meaningful approximation of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , because <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> † </mml:mo></mml:msup><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> causes a relatively large error. We would like to determine an approximate of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> by computing a suitable approximate solution of (1) [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>].</p>
      <p>For small to medium sized discrete ill-posed problems, the Tikhonov regularization method is most commonly used for numerical solution [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>]. This method replaces (1) by a penalized least-squares problem </p>
      <disp-formula id="FD5">
        <label>(3)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>min</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>b</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>L</mml:mi>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) is the regularization matrix, and the scalar <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the regularization parameter. The normal equations associated with (3) are given by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:msup><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup><mml:mi> L </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup><mml:mi> b </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> L </mml:mi></mml:math></inline-formula> is assumed to satisfy </p>
      <disp-formula id="FD6">
        <label>(4)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi mathvariant="script">N</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>∩</mml:mo>
            <mml:mi mathvariant="script">N</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> N </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the null space of matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> , then (3) has a unique solution</p>
      <disp-formula id="FD7">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mtext>T</mml:mtext>
                    </mml:msup>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>μ</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mtext>T</mml:mtext>
                    </mml:msup>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mi>b</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Throughout this paper <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the transpose of matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The value of <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> derermines how sensitive <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> μ </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is to the error <inline-formula><mml:math><mml:mi> e </mml:mi></mml:math></inline-formula> and how close <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> μ </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is to <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , and Hansen for discussions on Tiknonov regularization [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. Both the choice of the regularization parameter <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> and the regularization matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> L </mml:mi></mml:math></inline-formula> are crucial, because they affect the approximation degree of the solution to (3) with the true solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the sensitivity of the solution of (3) to noise. <inline-formula><mml:math><mml:mi> L </mml:mi></mml:math></inline-formula> is generally selected as an orthogonal matrix or a banded matrix with known null space, such as the identity matrix, first-order or second-order derivative operator matrices. When <inline-formula><mml:math><mml:mi> L </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the identity matrix, the Tikhonov minimization problem (3) is said to be in <italic>standard</italic><italic>form</italic>, otherwise it is said to be in <italic>general</italic><italic>form</italic>. When the magnitude of the noise is known, the discrepancy principle is used to determine <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> ; when the magnitude of the noise is unknown, the L-curve criterion and Generalized Cross Validation (GCV) are used to determine <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , see, e.g., [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. There are also other methods, such as the vector extrapolation method and the three-point interpolation zero-finding method [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>].</p>
      <p>Regularization methods and Singular Value Decomposition methods are often used for numerical solution of the system (1). Hansen <italic>et al.</italic> proposed the Truncated Singular Value Decomposition (TSVD) in [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]. This method based on the singular value decomposition of matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> , find an optimal rank-<inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to approximate <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> , so that the approximate problem <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> b </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> approximates (1). The truncated index <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> is determined by the discrete Picard condition [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. Morigi <italic>et al.</italic> proposed the Truncated Projection SVD method (TPSVD) in [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. This method applied orthogonal projection to matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> and the right-hand side vector <inline-formula><mml:math><mml:mi> b </mml:mi></mml:math></inline-formula> to obtain a projection problem, and then apply TSVD to solve it. Reichel proposed the Modified Truncated Singular Value Decomposition (MTSVD) in [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. This method modify the truncation index and some singular values, so that the coefficient matrices determined by TSVD and MTSVD have the same spectral condition number, but MTSVD can obtain a better approximate solution. Zhongxiao Jia [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] proposed the Modified Truncated Randomized Singular Value Decomposition (MTRSVD) Algorithms for large scale discrete ill-posed problems with general-form regularization.</p>
      <p>In this paper, for small-to-medium sized discrete ill-posed problems, we propose a new Modified Truncated Singular Value Decomposition (NMTSVD) base on the MTSVD method. This method presents three approaches to select truncation index and three new partial singular value correction methods, leading to three approximate matrices of the coefficient matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> . And the relationships of these approximate matrices are established in terms of the spectral condition number. Compared with TSVD and MTSVD, NMTSVD can obtain better approximate solutions.</p>
      <p>For the large-scale nostable iterative Tikhonov regularization problem [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>].</p>
      <disp-formula id="FD8">
        <label>(5)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>min</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>b</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>L</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the initial approximate solution, generally taken as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Only when <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> L </mml:mi></mml:math></inline-formula> satisfy (4) can be ensured the system (5) to have the unique solution. The regularization parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has advantages over <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The selection of the regularization matrix and parameter is crucial, leading to affect the approximation accuracy between the approximate solution of (5) and the exact solution. The unstable iterative Tikhonov regularization method yields solutions with higher approximation accuracy [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]. The normal equations associated with (5) are given by</p>
      <disp-formula id="FD9">
        <label>(6)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>L</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
                <mml:mi>L</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:msup>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mi>L</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mi>b</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>k</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The computed approximation solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , lives in the series of low-rank <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> -dimensional Krylov subspace </p>
      <disp-formula id="FD10">
        <label>(7)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi mathvariant="script">K</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
                <mml:mi>b</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>s</mml:mi>
            <mml:mi>p</mml:mi>
            <mml:mi>a</mml:mi>
            <mml:mi>n</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
                <mml:mi>b</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mtext>T</mml:mtext>
                    </mml:msup>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
                <mml:mi>b</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mo>⋯</mml:mo>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mtext>T</mml:mtext>
                        </mml:msup>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
                <mml:mi>b</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The Golub-Kahan bidiagonalization (GKB) is popularly applied to reduce large-scale unstable discrete ill-posed problems to small dimension minimization problems. However, during the solution process of the iterative method, a semi-convergence phenomenon may occur in the approximate solution, <italic>i.e.</italic>, the convergence effect of the approximate solution initially improves, but when the number of iterations exceeds a certain value, the approximate solution tends to diverge [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>].</p>
      <p>The columns of orthogonal matrices <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> steps of Golub-Kahan bidiagonalization to <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> tend to lose orthogonality, therefore necessary to apply the reorthogonalization strategy of the columns of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to preserve the orthogonality of the orthogonal matrices and convergence of the singular value. Many researchers concern about the reorthogonalization strategy [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] for deeply studying the Golub-Kahan bidiagonal matrix factorization of <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Paige [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>] pointed out that the lose of orthogonality in lanczos reductions is structured in the sense that it is coincident with the convergence of approximate eigenvalues and eigenvectors (calls Ritz and vectors). Parlett and Scott [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>] used this observation to develop partial reorthogonalization procedures, and gave a good summary of the surrounding issues. Barlow supported three reorthogonalization strategies: complete reorthogonalization, selective reorthogonalization and parameterrized reorthogonalization, see [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>] for details. Ramlau [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>] proposed the error estimates for Golub-Kahan-digiagonalization for linear ill-posed problems. Reichel [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>] proposed the iterated Golub-Kahan-Tikhonov method for large discrete linear ill-posed problems.</p>
      <p>This paper combines the GKB method with the reorthogonalization method and truncated the dimension of Krylov subspace, referred to as the Truncated Reorthogonalized Golub-Kahan Bidiagonalization method (RGKB). Compared with GKB, RGKB yields a better approximate solution.</p>
      <p>This paper is organized as follows. In Section 2, we propose a novel Modified Truncated Singular Value Decomposition (NMTSVD) methods based on MTSVD for small-to-medium sized discrete ill-posed problems, presenting the filter factor representations for their approximate solutions. In Section 3, introduce the Truncated Reorthogonalized Golub-Kahan Bidiagonalization (RGKB) method for large-scale discrete ill-posed problems, and the RGKB algorithm is presented. In Section 4, present numerical experiments demonstrating the feasibility and effectiveness of NMTSVD and RGKB.</p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. Novel Modified Truncated Singular Value Decomposition (NMTSVD)</title>
      <sec id="sec2dot1">
        <title>2.1. NMTSVD Method</title>
        <p>First, let’s review the truncated singular value decomposition (TSVD) method and Modified TSVD (MTSVD) method.</p>
        <p>TSVD method: Given the singular value decomposition (SVD) of matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <disp-formula id="FD11">
          <label>(8)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mi>Σ</mml:mi>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>V</mml:mi>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> m </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> V </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are both orthogonal matrices, <italic>i.e.</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> U </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> I </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> V </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup><mml:mi> V </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> I </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mi> I </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the identity matrix. The diagonal elements <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the diagonal matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> d </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are all the singular values of the coefficient matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The rank of matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℓ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , and the singular values of <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> are ordered as follows: </p>
        <disp-formula id="FD12">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mi>ℓ</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>&gt;</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Define the matrix, </p>
        <disp-formula id="FD13">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Σ</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mo>⋯</mml:mo>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mo>⋯</mml:mo>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>×</mml:mo>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>by setting the singular values <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to zero. The matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> U </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi> V </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the best rank-<inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> approximation of <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> in any unitarily invariant matrix norm ,the spectral and Frobenius norm, <italic>i.e.</italic>, </p>
        <disp-formula id="FD14">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>F</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msqrt>
                <mml:mrow>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:msqrt>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mtext>   </mml:mtext></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> F </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the Frobenius norm and we define <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>The TSVD method replaces the matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> in (1) by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and determines the least-square solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi><mml:mi> S </mml:mi><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> D </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of minimal Euclidean norm. </p>
        <disp-formula id="FD15">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>ℓ</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>T</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mtext>T</mml:mtext>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:msub>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are columns of the matrices <inline-formula><mml:math><mml:mi> U </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> V </mml:mi></mml:math></inline-formula> in (8), respectively, and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mi> T </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are filter factors defined by </p>
        <disp-formula id="FD16">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>T</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable columnalign="left">
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>MTSVD method: A closest matrix to <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> in the spectral or Frobenius norms with smallest singular value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is given by </p>
        <disp-formula id="FD17">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>Σ</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mi> U </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> V </mml:mi></mml:math></inline-formula> are the orthogonal matrix in the SVD (8) of <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mover accent="true"><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has the entries </p>
        <disp-formula id="FD18">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>j</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD19">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>j</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD20">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>j</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is determined by the inequalities <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>We have in the spectral norm and in the Frobenius norm </p>
        <disp-formula id="FD21">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>¯</mml:mo>
                        </mml:mover>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD22">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>¯</mml:mo>
                        </mml:mover>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>F</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:msqrt>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msqrt>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>F</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msqrt>
                <mml:mrow>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:msqrt>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Moreover, </p>
        <disp-formula id="FD23">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>¯</mml:mo>
                        </mml:mover>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>¯</mml:mo>
                        </mml:mover>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>F</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>F</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD24">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mo>¯</mml:mo>
                    </mml:mover>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The approximate solution can be expressed as, </p>
        <disp-formula id="FD25">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>ℓ</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>M</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mtext>T</mml:mtext>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:msub>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>with the filter factors </p>
        <disp-formula id="FD26">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>M</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable columnalign="left">
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>j</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>¯</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>¯</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Then, </p>
        <disp-formula id="FD27">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>T</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>M</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>j</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>ℓ</mml:mi>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>and, </p>
        <disp-formula id="FD28">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>M</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>j</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Finally, this paper, we propose a novel modified truncated singular value decomposition (NMTSVD). First, a new selection method for the truncation index is given. The truncation index <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> determined from MTSVD method: </p>
        <disp-formula id="FD29">
          <label>(9)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>and</mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msqrt>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msubsup>
                                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msubsup>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>/</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msqrt>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>and</mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msqrt>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msubsup>
                                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msubsup>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>/</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msqrt>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>μ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>and</mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>μ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>and</mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the regularization parameter determined via the discrepancy principle, and the truncation index <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> is determined by the following MATLAB command, </p>
        <disp-formula id="FD30">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>max</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mi>d</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mo>&gt;</mml:mo>
                      <mml:mi>μ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . That is, the truncation index <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> satisfies: </p>
        <disp-formula id="FD31">
          <label>(10)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Next, the modification methods for partial singular values are presented. Four approaches to selecting partial singular values are outlined below. The first is the diagonal matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from MTSVD after modifying partial singular values. The diagonal matrices from the NMTSVD methods after modifying partial singular values are denoted as <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The specific modification methods are as follows: </p>
        <disp-formula id="FD32">
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Σ</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable columnalign="left">
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mi>j</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD33">
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Σ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable columnalign="left">
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mi>j</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msqrt>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msubsup>
                                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                        <mml:mn>2</mml:mn>
                                      </mml:msubsup>
                                      <mml:mo>+</mml:mo>
                                      <mml:msup>
                                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                                        <mml:mn>2</mml:mn>
                                      </mml:msup>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>/</mml:mo>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msqrt>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mtext>
                          </mml:mtext>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD34">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Σ</mml:mi>
                <mml:mn>3</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable columnalign="left">
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mi>j</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>/</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD35">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Σ</mml:mi>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable columnalign="left">
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mi>j</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>μ</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>From (10), the modified partial singular values <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mo> + </mml:mo><mml:msup><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo> , </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> μ </mml:mi></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> μ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfy the relationship, </p>
        <disp-formula id="FD36">
          <label>(11)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:msqrt>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
              </mml:msqrt>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The corresponding relationships among the four truncation indices are red </p>
        <disp-formula id="FD37">
          <label>(12)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mn>3</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The four approximate matrices of <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> are, </p>
        <disp-formula id="FD38">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Σ</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>V</mml:mi>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Σ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>V</mml:mi>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD39">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mn>3</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Σ</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>V</mml:mi>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Σ</mml:mi>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>V</mml:mi>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula><inline-formula><mml:math><mml:mi> V </mml:mi></mml:math></inline-formula> are the orthogonal matrices in the singular value decomposition of <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>Under the spectral norm, the relationships between <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> and the approximate matrices <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are respectively: </p>
        <disp-formula id="FD40">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>Σ</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Σ</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD41">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>Σ</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Σ</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>max</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>μ</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>μ</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD42">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>Σ</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Σ</mml:mi>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>max</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>μ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD43">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>Σ</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>Σ</mml:mi>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>max</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Then, under the Frobenius norm, the relationships between <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> and the approximate matrices <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are respectively: </p>
        <disp-formula id="FD44">
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Σ</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Σ</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                          <mml:mo>∑</mml:mo>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:munderover>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                          <mml:mo>∑</mml:mo>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                      </mml:munderover>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD45">
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Σ</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Σ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                          <mml:mo>∑</mml:mo>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:munderover>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msqrt>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mfrac>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msubsup>
                                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                        <mml:mn>2</mml:mn>
                                      </mml:msubsup>
                                      <mml:mo>+</mml:mo>
                                      <mml:msup>
                                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                                        <mml:mn>2</mml:mn>
                                      </mml:msup>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:mfrac>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msqrt>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                          <mml:mo>∑</mml:mo>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                      </mml:munderover>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msqrt>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msubsup>
                                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msubsup>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>/</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msqrt>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD46">
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Σ</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Σ</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                          <mml:mo>∑</mml:mo>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:munderover>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mfrac>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:mfrac>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                          <mml:mo>∑</mml:mo>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                      </mml:munderover>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>μ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD47">
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Σ</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Σ</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>F</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                          <mml:mo>∑</mml:mo>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:munderover>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mi>μ</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                          <mml:mo>∑</mml:mo>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                      </mml:munderover>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>From (11), the relationship between the Frobenius norms of matrix <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> and the approximate matrices is:</p>
        <disp-formula id="FD48">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>F</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>F</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>F</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>F</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The spectral condition numbers of the approximate matrices <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are:</p>
        <disp-formula id="FD49">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msqrt>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD50">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The relationship between the spectral condition numbers of the four approximate matrices is: </p>
        <disp-formula id="FD51">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
      </sec>
      <sec id="sec2dot2">
        <title>2.2. Filter Representation of the Solution</title>
        <p>The filtered solution of NMTSVD is: </p>
        <disp-formula id="FD52">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>l</mml:mi>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>ℓ</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mtext>T</mml:mtext>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:msub>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>3</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>4.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The corresponding four filter factors <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are: </p>
        <disp-formula id="FD53">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable columnalign="left">
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>j</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD54">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable columnalign="left">
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>j</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msqrt>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mo>(</mml:mo>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:msubsup>
                                            <mml:mi>σ</mml:mi>
                                            <mml:mi>k</mml:mi>
                                            <mml:mn>2</mml:mn>
                                          </mml:msubsup>
                                          <mml:mo>+</mml:mo>
                                          <mml:msup>
                                            <mml:mi>μ</mml:mi>
                                            <mml:mn>2</mml:mn>
                                          </mml:msup>
                                        </mml:mrow>
                                        <mml:mo>)</mml:mo>
                                      </mml:mrow>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>/</mml:mo>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msqrt>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD55">
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mn>3</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable columnalign="left">
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>j</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                                        <mml:mi>k</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                      <mml:mo>+</mml:mo>
                                      <mml:mi>μ</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>/</mml:mo>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD56">
          <label>(13)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable columnalign="left">
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>σ</mml:mi>
                                <mml:mi>j</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>μ</mml:mi>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>From the relationship between the four filter factors and the four modified partial singular values (11), the following Proposition 2.1 is obtained.</p>
        <p><bold>Proposition 1</bold><italic>The four filter factors</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>are defined by</italic><italic>(13)</italic><italic>, respectively, for</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> ℓ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>.</italic><italic>Then</italic><italic>,</italic></p>
        <disp-formula id="FD57">
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mn>3</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mn>4</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>j</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>ℓ</mml:mi>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>And, </p>
        <disp-formula id="FD58">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>j</mml:mi>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>3</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>4.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Proof. The inequalities follow from (9), (11) and (13).</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Truncated Reorthogonalized Golub-Kahan Bidiagonalization (RGKB)</title>
      <p>In this paper, we first propose the Gram-Schmidt reorthogonalization process to reorthogonalize <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which is summarized as function 1; <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is still calculated using the GKB recurrence formula (14), and the orthogonality of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> will not be lost, which is summarized as function 2. Second, in order not to increase too much computational complexity, the iteration truncate the dimension <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> of the Krylov subspace, which is summarized as Algorithm 1. Finally, Algorithm 2 for the truncated reorthogonalized Golub-Kahan bidiagonalization method (RGKB) is presented, and the regularization parameter <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is obtained by minimizing the GCV function.</p>
      <p>The recursion formulas for the GKB decomposition of <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> with the initial vector <inline-formula><mml:math><mml:mi> b </mml:mi></mml:math></inline-formula> are given by, </p>
      <disp-formula id="FD59">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>β</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>b</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>;</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD60">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>β</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>β</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> steps of Golub-Kahan bidiagonalization to <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> with the initial vector <inline-formula><mml:math><mml:mi> b </mml:mi></mml:math></inline-formula> givens the decompositions, </p>
      <disp-formula id="FD61">
        <label>(14)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>e</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mo>/</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the matrices <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> have orthogonal columns.</p>
      <disp-formula id="FD62">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>α</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>β</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>α</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mo>⋱</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mo>⋱</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>β</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>α</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>β</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>α</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>×</mml:mo>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>is lower bidiagonal matrix, and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> β </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Here, </p>
      <p><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the <inline-formula><mml:math><mml:mi> j </mml:mi></mml:math></inline-formula> -th axis vector. The columns of the matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> span the Krylov subspace (7).</p>
      <p>Introduce the QR factorization of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> L </mml:mi><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , </p>
      <disp-formula id="FD63">
        <label>(15)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>L</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Q</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Q </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> p </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has orthogonal columns and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> R </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is upper triangular.</p>
      <p>From the GKB decomposition (14) of <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> and the QR decomposition (15) of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> L </mml:mi><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have </p>
      <disp-formula id="FD64">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD65">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>V</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>L</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>Q</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>R</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Q</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The influence matrix is given by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> ♯ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup><mml:mi> L </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> μ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then the Generalized Cross-Validation (GCV) function is defined as follows: </p>
      <disp-formula id="FD66">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>GCV</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>b</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mi>μ</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>[</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>r</mml:mi>
                        <mml:mi>a</mml:mi>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mi>e</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>I</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>A</mml:mi>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>A</mml:mi>
                              <mml:mo>♯</mml:mo>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>]</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the numerator part is </p>
      <disp-formula id="FD67">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>V</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>U</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>C</mml:mi>
                          <mml:mo>˜</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>U</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>C</mml:mi>
                          <mml:mo>˜</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>‖</mml:mo>
                        <mml:mi>b</mml:mi>
                        <mml:mo>‖</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>e</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>C</mml:mi>
                          <mml:mo>˜</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The matrix part in the denominator is: </p>
      <disp-formula id="FD68">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mi>I</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mo>♯</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>I</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msup>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>L</mml:mi>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msup>
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>I</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>A</mml:mi>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>V</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msup>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>V</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>L</mml:mi>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>V</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>V</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>I</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>U</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mo>˜</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>V</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>C</mml:mi>
                          <mml:mo>˜</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>C</mml:mi>
                          <mml:mo>˜</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>V</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>R</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>R</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mo>˜</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msubsup>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>U</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> b </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> b </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> o </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a user-defined very small error margin.</p>
      <p>Left-multiplying both sides of equation (6) by the matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have </p>
      <disp-formula id="FD69">
        <label>(16)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>V</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>V</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>L</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>V</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>V</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>V</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mi>L</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>V</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:mi>b</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> L </mml:mi></mml:math></inline-formula> satisfy (4), the matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> A </mml:mi><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is of full rank. For any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the matrix on the left-hand side of (16) is nonsingular. Therefore, </p>
      <disp-formula id="FD70">
        <label>(17)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mo>˜</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msubsup>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mo>˜</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msubsup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>‖</mml:mo>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mo>‖</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>e</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>has a unique solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>The termination condition for the iteration is: </p>
      <disp-formula id="FD71">
        <label>(18)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mi>o</mml:mi>
            <mml:mi>l</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>As the number of iteration steps <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> increases, the orthogonal matrices <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in (14) tend to lose their orthogonality. To ensure the orthogonality of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the Gram-Schmidt reorthogonalization process is used to reorthogonalize <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is still calculated using the recursive formula (14), and its orthogonality will not be lost. For the detailed proof of the reorthogonalization process, refer to Barlow’s paper [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>].</p>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> A </mml:mi><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> β </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and the Gram-Schmidt reorthogonalization process is summarized into the following subfunction GS_reorth.</p>
      <p><bold>function 1</bold><bold>:</bold><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> h </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> GS_reorth </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> z </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> o </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <disp-formula id="FD72">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msup>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>if</bold><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn> 0.8 </mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <disp-formula id="FD73">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>/</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>else</bold></p>
      <disp-formula id="FD74">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mi>T</mml:mi>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msup>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD75">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>h</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>if</bold><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn> 0.8 </mml:mn></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <disp-formula id="FD76">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>/</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>else</bold></p>
      <p>Find <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> J </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that</p>
      <disp-formula id="FD77">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>V</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mtext>T</mml:mtext>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                      <mml:mi>J</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>min</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>V</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mtext>T</mml:mtext>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD78">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>e</mml:mi>
              <mml:mi>J</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>e</mml:mi>
              <mml:mi>J</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msup>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD79">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:msup>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msup>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD80">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>/</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>if</bold> setzero</p>
      <disp-formula id="FD81">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>else</bold></p>
      <disp-formula id="FD82">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>end</bold></p>
      <p><bold>end</bold></p>
      <p><bold>end</bold></p>
      <p><bold>end</bold> GS_reorth</p>
      <p>First, the GKB method with the GS process is presented and summarized as the subfunction GKB_reorth.</p>
      <p><bold>function 2</bold><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> V </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> GKB_reorth </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> b </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> z </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> o </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <disp-formula id="FD83">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>b</mml:mi>
              <mml:mo>/</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>b</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD84">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                      <mml:mtext>T</mml:mtext>
                    </mml:msup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>U</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>;</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mtext>T</mml:mtext>
                </mml:msup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>U</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>/</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>for</bold><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <disp-formula id="FD85">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>β</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>j</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mi>j</mml:mi>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD86">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>‖</mml:mo>
              <mml:mi>β</mml:mi>
              <mml:mo>‖</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD87">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>β</mml:mi>
              <mml:mo>/</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD88">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>α</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mtext>T</mml:mtext>
            </mml:msup>
            <mml:msub>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mi>j</mml:mi>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD89">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>h</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mtext>GS_reorth</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mi>e</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mi>z</mml:mi>
                <mml:mi>e</mml:mi>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mi>o</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>end</bold></p>
      <p><bold>end</bold> GKB_reorth.</p>
      <p>Next, to ensure the orthogonality of the orthogonal matrices <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> U </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> without adding excessive computational complexity, this paper truncates the iteration process at subscript <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , meaning the dimension of the solution space is <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> . This is summarized as Algorithm 0. Finally, the process of the RGKB method proposed in this paper is summarized as Algorithm 0.</p>
      <fig id="fig1">
        <label>Figure 1</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313639-rId529.jpeg?20260214094028" />
      </fig>
      <p>RGKB method proposed in this paper is summarized as Algorithm 2.</p>
      <fig id="fig2">
        <label>Figure 2</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313639-rId530.jpeg?20260214094028" />
      </fig>
      <p>Ultimately, only the <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> -dimensional solution space <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> V </mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is considered. Due to the semi-convergence property of iterative methods for large-scale discrete ill-posed problems, the convergence within the <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> -dimensional solution space is excellent, while the convergence beyond this space deteriorates. This phenomenon will be demonstrated in the experimental section of Section 4.2.</p>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Numerical Experiments</title>
      <p>This chapter presents two experiments to verify the effectiveness of the proposed NMTSVD methods. The experiments are conducted using MATLAB R2024b on an INTEL(R) Core(TM) i3-2310M CPU (2.1GHz) with 2 GB RAM.</p>
      <p>We use examples from the MATLAB package Regularization Tools [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]. The error <inline-formula><mml:math><mml:mi> e </mml:mi></mml:math></inline-formula> in the vector <inline-formula><mml:math><mml:mi> b </mml:mi></mml:math></inline-formula> is Gaussian white noise, with the noise level defined as:</p>
      <disp-formula id="FD90">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>θ</mml:mi>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>b</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>r</mml:mi>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>e</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The regularization matrix is, </p>
      <disp-formula id="FD91">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mo>⋱</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mo>⋱</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℝ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>×</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The measure of approximation between the approximate solution <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> and the true solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is: </p>
      <disp-formula id="FD92">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>e</mml:mi>
            <mml:mi>r</mml:mi>
            <mml:mi>r</mml:mi>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>r</mml:mi>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>e</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>r</mml:mi>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mi>e</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The free parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> o </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the termination condition (18) is set to 1 × 10<sup>−</sup><sup>6</sup>.</p>
      <sec id="sec4dot1">
        <title>4.1. The Experimental Results of NMTSVD</title>
        <p><bold>Example 0.1</bold><bold>:</bold> The test problems use the code shaw, gravity, foxgood, and deriv2 from [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>], with the problem dimension set as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 200 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The regularization parameter is solved by the discrepancy principle with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> η </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1.01 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Under different noise levels <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the truncation indices <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> of TSVD [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>], <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of MTSVD [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of NMTSVD methods determined by the four problems are given below.</p>
        <p>First, <bold>Table 1</bold> presents the values of the truncation indices <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and their relationships for several noise levels. In most cases, there is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , while in individual cases, there is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>Second, <xref ref-type="fig" rid="fig1">Figures 1-4</xref>display the singular value distributions of the four problems within a specific index.</p>
        <p><bold>Table 1</bold><bold>.</bold> Truncation indices and relationship 0.1.</p>
        <table-wrap id="tbl1">
          <label>Table 1</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>Problems</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>Relation</td>
              </tr>
              <tr>
                <td rowspan="3">3*shaw</td>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−2</sup>
                </td>
                <td>5</td>
                <td>6</td>
                <td>6</td>
                <td>6</td>
                <td>7</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−3</sup>
                </td>
                <td>7</td>
                <td>7</td>
                <td>7</td>
                <td>7</td>
                <td>7</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−4</sup>
                </td>
                <td>8</td>
                <td>8</td>
                <td>8</td>
                <td>8</td>
                <td>9</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td rowspan="3">3*gravity</td>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−2</sup>
                </td>
                <td>7</td>
                <td>8</td>
                <td>8</td>
                <td>8</td>
                <td>8</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−3</sup>
                </td>
                <td>8</td>
                <td>9</td>
                <td>9</td>
                <td>9</td>
                <td>10</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−4</sup>
                </td>
                <td>10</td>
                <td>11</td>
                <td>11</td>
                <td>11</td>
                <td>12</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td rowspan="3">3*foxgood</td>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−2</sup>
                </td>
                <td>2</td>
                <td>2</td>
                <td>2</td>
                <td>2</td>
                <td>2</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−3</sup>
                </td>
                <td>2</td>
                <td>3</td>
                <td>3</td>
                <td>3</td>
                <td>3</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−4</sup>
                </td>
                <td>3</td>
                <td>3</td>
                <td>3</td>
                <td>3</td>
                <td>4</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td rowspan="3">3*deriv2</td>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−2</sup>
                </td>
                <td>8</td>
                <td>11</td>
                <td>11</td>
                <td>11</td>
                <td>12</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−3</sup>
                </td>
                <td>18</td>
                <td>25</td>
                <td>25</td>
                <td>25</td>
                <td>26</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−4</sup>
                </td>
                <td>39</td>
                <td>54</td>
                <td>54</td>
                <td>54</td>
                <td>55</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <fig id="fig3">
          <label>Figure 3</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313639-rId609.jpeg?20260214094030" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 1</bold><bold>.</bold> Shaw, the singular value of No.4-12.</p>
        <fig id="fig4">
          <label>Figure 4</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313639-rId610.jpeg?20260214094030" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 2</bold><bold>.</bold> Gravity, the singular value of No.6-13.</p>
        <fig id="fig5">
          <label>Figure 5</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313639-rId611.jpeg?20260214094030" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 3</bold><bold>.</bold> Foxgood, the singular value of No.1-6.</p>
        <fig id="fig6">
          <label>Figure 6</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313639-rId612.jpeg?20260214094030" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 4</bold><bold>.</bold> Deriv2, the singular value of No.8-55.</p>
        <p>Finally, <bold>Table 2</bold> presents the comparative experiment results of TSVD Method, MTSVD Method and NMTSVD Method, including the relative errors of the approximate solutions obtained by each method for the four problems under different noise levels <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , as well as the running time under specific noise levels <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . For the four problems under the same noise level, in most cases, the NMTSVD Method yield better approximate solutions than TSVD and MTSVD. The data for foxgood and deriv2 in <bold>Table 2</bold> indicate that the NMTSVD methods produce close-to-optimal approximations, with the third NMTSVD method performing particularly better. This is because the singular values of foxgood and deriv2 decay gently (as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4</xref>), and the differences between modified partial singular values are minimal, leading to similar approximation accuracies. The data for shaw and gravity show that the three NMTSVD methods can either obtain better approximations or perform slightly worse than MTSVD but still outperform TSVD. This is attributed to the steep decay of singular values in shaw and gravity (<xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2</xref>), where smaller partial singular values with <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> may not necessarily guarantee optimal solutions.</p>
        <p><bold>Table 2</bold><bold>.</bold> Errors and Running time under the TSVD, MTSVD, and NMTSVD methods 0.1.</p>
        <table-wrap id="tbl2">
          <label>Table 2</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>Problems</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>TSVD</td>
                <td>MTSVD</td>
                <td>NMTSVD_1</td>
                <td>NMTSVD_2</td>
                <td>NMTSVD_3</td>
              </tr>
              <tr>
                <td rowspan="6">6*shaw</td>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−2</sup>
                </td>
                <td>0.14619</td>
                <td>0.12142</td>
                <td>0.11906</td>
                <td>0.11622</td>
                <td>
                  <bold>0.09992</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−3</sup>
                </td>
                <td>0.04835</td>
                <td>0.04835</td>
                <td>0.04835</td>
                <td>0.04835</td>
                <td>0.04910</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−4</sup>
                </td>
                <td>0.04708</td>
                <td>0.04708</td>
                <td>0.04708</td>
                <td>0.04708</td>
                <td>
                  <bold>0.03908</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−2</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.01479</td>
                <td>0.01474</td>
                <td>0.01474</td>
                <td>0.01474</td>
                <td>0.01474</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−3</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.00059</td>
                <td>0.00055</td>
                <td>0.00055</td>
                <td>0.00055</td>
                <td>0.00055</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−4</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.00066</td>
                <td>0.00062</td>
                <td>0.00062</td>
                <td>0.00062</td>
                <td>0.00062</td>
              </tr>
              <tr>
                <td rowspan="6">6*gravity</td>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−2</sup>
                </td>
                <td>0.03775</td>
                <td>0.03475</td>
                <td>0.03486</td>
                <td>0.03488</td>
                <td>0.03575</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−3</sup>
                </td>
                <td>0.01762</td>
                <td>0.01506</td>
                <td>0.01492</td>
                <td>0.01490</td>
                <td>0.01492</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−4</sup>
                </td>
                <td>0.00851</td>
                <td>0.00700</td>
                <td>0.00688</td>
                <td>0.00686</td>
                <td>
                  <bold>0.00671</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−2</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.00978</td>
                <td>0.00974</td>
                <td>0.00974</td>
                <td>0.00974</td>
                <td>0.00974</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−3</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.00065</td>
                <td>0.00061</td>
                <td>0.00061</td>
                <td>0.00061</td>
                <td>0.00061</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−4</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.00057</td>
                <td>0.00053</td>
                <td>0.00053</td>
                <td>0.00053</td>
                <td>0.00053</td>
              </tr>
              <tr>
                <td rowspan="6">6*foxgood</td>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−2</sup>
                </td>
                <td>0.03148</td>
                <td>0.03148</td>
                <td>0.03148</td>
                <td>0.03148</td>
                <td>
                  <bold>0.03142</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−3</sup>
                </td>
                <td>0.01072</td>
                <td>0.01072</td>
                <td>0.01072</td>
                <td>0.01072</td>
                <td>
                  <bold>0.01038</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−4</sup>
                </td>
                <td>0.00627</td>
                <td>0.00627</td>
                <td>0.00627</td>
                <td>0.00627</td>
                <td>
                  <bold>0.00457</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−2</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.01182</td>
                <td>0.01178</td>
                <td>0.01177</td>
                <td>0.01177</td>
                <td>0.01177</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−3</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.00066</td>
                <td>0.00062</td>
                <td>0.00062</td>
                <td>0.00062</td>
                <td>0.00062</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−4</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.00057</td>
                <td>0.00053</td>
                <td>0.00053</td>
                <td>0.00053</td>
                <td>0.00053</td>
              </tr>
              <tr>
                <td rowspan="6">6*deriv2</td>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−2</sup>
                </td>
                <td>0.27058</td>
                <td>0.24832</td>
                <td>0.24741</td>
                <td>0.24741</td>
                <td>
                  <bold>0.24636</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−3</sup>
                </td>
                <td>0.18437</td>
                <td>0.16796</td>
                <td>0.16754</td>
                <td>0.16753</td>
                <td>
                  <bold>0.16736</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  1⋅10
                  <sup>−4</sup>
                </td>
                <td>0.12440</td>
                <td>0.11242</td>
                <td>0.11240</td>
                <td>0.11240</td>
                <td>
                  <bold>0.11235</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−2</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.01133</td>
                <td>0.01129</td>
                <td>0.01129</td>
                <td>0.01129</td>
                <td>0.01129</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−3</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.00062</td>
                <td>0.00059</td>
                <td>0.00059</td>
                <td>0.00059</td>
                <td>0.00059</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <italic>time</italic>
                  (10
                  <sup>−4</sup>
                  )
                </td>
                <td>0.00064</td>
                <td>0.00061</td>
                <td>0.00061</td>
                <td>0.00061</td>
                <td>0.00061</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p>Collectively, Examples 0.1 demonstrate that for solving small-to-medium sized discrete ill-posed problems, compared with TSVD and MTSVD, we proposed NMTSVD methods achieve superior approximate solutions with fewer iterations, especially when singular values decay gently. The third modified truncated singular value decomposition method is particularly effective. Additionally, the smaller the noise level, the better the approximation accuracy of NMTSVD.</p>
      </sec>
      <sec id="sec4dot2">
        <title>4.2. The Experimental Results of RGKB</title>
        <p><bold>Example 0.2</bold><bold>:</bold> The test problems uses the code shaw, phillips, foxgood, and gravity from [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>] with dimensions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1000 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> m </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The noise level is set to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> θ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and the parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> z </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> o </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> f </mml:mi><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . For these four problems, the GKB [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>] and RGKB algorithms presented in Section 3 are applied to compare the dimension of the final solution space (dimension of the Krylov subspace), the approximation accuracy of the approximate solutions, and the approximation accuracy of the singular value matrices. For each problem under the same noise level, 1000 trials are conducted to compute the average values.</p>
        <p>First, <bold>Table 3</bold> presents the dimension (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> ) of the Krylov subspace, the relative errors (GKB-S and RGKB-S) of the solution, the running time (GKB-T and RGKB-T), and the approximation accuracy (GKB-M and RGKB-M) of the coefficient matrix for the GKB and RGKB methods. We can observe that RGKB outperforms GKB in terms of efficiency. When the dimension <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℓ </mml:mi></mml:math></inline-formula> of the initial solution space is known, the final solution space dimension <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> obtained by RGKB is slightly larger than <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtained by GKB, <italic>i.e.</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The approximation accuracy of the solution (RGKB-S) is higher than that of GKB-S, the running time of the solution (RGKB-S) is shorter than that of GKB-S, and the approximation accuracy of the coefficient matrix (RGKB-M) is higher than that of GKB-M. Even with occasional loss of orthogonality, RGKB achieves better approximations for both solutions and matrices with minimal reorthogonalization efforts.</p>
        <p>Second, <bold>Table 4</bold> verifies the effectiveness of the dimension of the Krylov subspace Algorithm 1 in the RGKB method. The relative errors of the approximate solutions for each problem under different dimensions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are presented. It is found that, for each problem, the RGKB method yields the best approximation of the solution with the dimension <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> of the Krylov subspace, which also demonstrates the effectiveness of Algorithm 1.</p>
        <p>Finally, <xref ref-type="fig" rid="fig5">Figures 5-8</xref> show a comparison of the approximation performance of the approximate solutions for each problem between the GKB and RGKB methods. All results indicate that the RGKB method yields better approximate solutions.</p>
        <p><bold>Table 3</bold><bold>.</bold>The dimension of the Krylov subspace, the relative errors of the solution, the running time , and the approximation accuracy of the coefficient matrix for the GKB and RGKB methods 0.2.</p>
        <table-wrap id="tbl3">
          <label>Table 3</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>Problems</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mi>ℓ</mml:mi>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>GKB-E</td>
                <td>RGKB-E</td>
                <td>GKB-T</td>
                <td>RGKB-T</td>
                <td>GKB-M</td>
                <td>RGKB-M</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>shaw</td>
                <td>6</td>
                <td>6</td>
                <td>8</td>
                <td>0.0593</td>
                <td>
                  <bold>0.0477</bold>
                </td>
                <td>0.1485</td>
                <td>
                  <bold>0.0786</bold>
                </td>
                <td>1.4350</td>
                <td>
                  <bold>0.0013</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>phillips</td>
                <td>6</td>
                <td>9</td>
                <td>10</td>
                <td>0.0082</td>
                <td>
                  <bold>0.0069</bold>
                </td>
                <td>0.1464</td>
                <td>
                  <bold>0.0787</bold>
                </td>
                <td>0.3920</td>
                <td>
                  <bold>0.1305</bold>
                </td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p><bold>Continued</bold></p>
        <table-wrap id="tbl4">
          <label>Table 4</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>foxgood</td>
                <td>2</td>
                <td>3</td>
                <td>4</td>
                <td>0.0114</td>
                <td>
                  <bold>0.0087</bold>
                </td>
                <td>0.1470</td>
                <td>
                  <bold>0.0787</bold>
                </td>
                <td>0.0841</td>
                <td>
                  <bold>0.0002</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>gravity</td>
                <td>6</td>
                <td>7</td>
                <td>11</td>
                <td>0.0319</td>
                <td>
                  <bold>0.0189</bold>
                </td>
                <td>0.1376</td>
                <td>
                  <bold>0.0748</bold>
                </td>
                <td>0.1317</td>
                <td>
                  <bold>0.0123</bold>
                </td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p><bold>Table 4</bold><bold>.</bold> The effectiveness of dimension of the Krylov subspace Algorithm 1 in the RGKB method.</p>
        <table-wrap id="tbl5">
          <label>Table 5</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>Problems</td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mi>θ</mml:mi>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>shaw</td>
                <td>err</td>
                <td>0.0606</td>
                <td>
                  <bold>0.0476</bold>
                </td>
                <td>0.0477</td>
                <td>0.0477</td>
                <td>0.0477</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>phillips</td>
                <td>err</td>
                <td>0.0086</td>
                <td>
                  <bold>0.0068</bold>
                </td>
                <td>0.0114</td>
                <td>0.0135</td>
                <td>0.0223</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>foxgood</td>
                <td>err</td>
                <td>0.0102</td>
                <td>
                  <bold>0.0085</bold>
                </td>
                <td>0.0089</td>
                <td>0.0090</td>
                <td>0.0089</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>gravity</td>
                <td>err</td>
                <td>0.0302</td>
                <td>
                  <bold>0.0192</bold>
                </td>
                <td>0.0265</td>
                <td>0.0325</td>
                <td>0.0365</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <fig id="fig7">
          <label>Figure 7</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313639-rId663.jpeg?20260214094031" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 5</bold><bold>.</bold> Shaw.</p>
        <fig id="fig8">
          <label>Figure 8</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313639-rId664.jpeg?20260214094031" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 6</bold><bold>.</bold> Phillips.</p>
        <fig id="fig9">
          <label>Figure 9</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313639-rId665.jpeg?20260214094031" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 7</bold><bold>.</bold> Foxgood.</p>
        <fig id="fig10">
          <label>Figure 10</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313639-rId666.jpeg?20260214094031" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 8</bold><bold>.</bold> Gravity.</p>
        <p>Experimental Examples 0.2 show that: for solving large-scale unstable discrete ill-posed problems, the RGKB proposed in this paper can obtain better approximate solutions compared with GKB. The dimension of the solution space with the best convergence is the dimension <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> of the solution space determined by RGKB. In solution spaces with dimensions larger or smaller than <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> , better approximate solutions cannot be obtained.</p>
        <p><bold>Example 0.3</bold><bold>:</bold> We employ the 256 × 256 Cameraman benchmark image as our experimental test subject. First, we corrupt the image with additive Gaussian white noise characterized by a noise level of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.05 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to emulate realistic image degradation in practical scenarios. We then configure the algorithmic parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> z </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> o </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> f </mml:mi><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> l </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and proceed to apply both the GKB and RGKB methods to perform deblurring on the noisy, blurred image. Finally, we conduct an objective quantitative evaluation of the two methods performance using the Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) as the primary quality assessment metric.</p>
        <fig id="fig11">
          <label>Figure 11</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313639-rId675.jpeg?20260214094031" />
        </fig>
        <p><bold>Figure 9</bold><bold>.</bold> Cameraman.</p>
        <p><bold>Table 5</bold><bold>.</bold> PSNR of deblurred images by GKB and RGKB.</p>
        <table-wrap id="tbl6">
          <label>Table 6</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>Method</td>
                <td>Noisy Image</td>
                <td>GKB Reconstructed Image</td>
                <td>RGKB Reconstructed Image</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>PSNR(dB)</td>
                <td>26.04</td>
                <td>19.74</td>
                <td>
                  <bold>26.43</bold>
                </td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p><xref ref-type="fig" rid="fig9">Figure 9</xref> presents the visual deblurring results of the GKB and RGKB methods on the 256 × 256 Cameraman benchmark image. The original image (top-left) shows clear details of the cameraman and background architecture. The noisy image (top-right) exhibits visible Gaussian noise, which obscures fine textures. Quantitative results in <bold>Table 5</bold> demonstrate that: The GKB-reconstructed image (bottom-left) suffers from severe over-smoothing, with a significant loss of edge details, leading to a PSNR drop to 19.74 dB. The RGKB-reconstructed image (bottom-right) effectively suppresses noise while preserving critical structural details, achieving a PSNR of 26.43 dB, which is 0.41 dB higher than that of the noisy image.</p>
        <p>These results demonstrate that the RGKB method outperforms GKB by a substantial margin, with a PSNR improvement of 6.69 dB. This confirms that RGKB achieves a better balance between noise suppression and detail preservation, whereas GKB introduces excessive smoothing and information loss.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>Acknowledgements</title>
      <p>Sincere thanks to the members of JAMP for their professional performance, and special thanks to managing editor<italic>Hellen XU</italic> for a rare attitude of high quality.</p>
    </sec>
    <sec id="sec6">
      <title>Funding</title>
      <p>This work was supported by the Gansu Province Innovation Fund for College Teachers (Grant No. 2024A-173).</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Björck, Å. (1988) A Bidiagonalization Algorithm for Solving Large and Sparse Ill-Posed Systems of Linear Equations. <italic>BIT</italic>, 28, 659-670. https://doi.org/10.1007/bf01941141 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01941141</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf01941141">https://doi.org/10.1007/bf01941141</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <year>1988</year>
            <article-title>A Bidiagonalization Algorithm for Solving Large and Sparse Ill-Posed Systems of Linear Equations</article-title>
            <source>BIT</source>
            <volume>28</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01941141</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Lawson, C.L. and Hanson, R.J. (1974) Solving Least Squares Problems, Classics in Applied Mathematics, Series Number 15. Prentice-Hall Inc.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Lawson, C.L.</string-name>
              <string-name>Hanson, R.J.</string-name>
              <string-name>Problems, C</string-name>
              <string-name>Mathematics, S</string-name>
            </person-group>
            <year>1974</year>
            <article-title>Solving Least Squares Problems, Classics in Applied Mathematics, Series Number 15</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Noschese, S. and Reichel, L. (2016) Some Matrix Nearness Problems Suggested by Tikhonov Regularization. <italic>Linear</italic><italic>Algebra</italic><italic>and</italic><italic>its</italic><italic>Applications</italic>, 502, 366-386. https://doi.org/10.1016/j.laa.2015.04.008 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.laa.2015.04.008</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.laa.2015.04.008">https://doi.org/10.1016/j.laa.2015.04.008</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Noschese, S.</string-name>
              <string-name>Reichel, L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Some Matrix Nearness Problems Suggested by Tikhonov Regularization</article-title>
            <source>Linear Algebra and its Applications</source>
            <volume>502</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.laa.2015.04.008</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Golub, G.H., Hansen, P.C. and O'Leary, D.P. (1999) Tikhonov Regularization and Total Least Squares. <italic>SIAM</italic><italic>Journal</italic><italic>on</italic><italic>Matrix</italic><italic>Analysis</italic><italic>and</italic><italic>Applications</italic>, 21, 185-194. https://doi.org/10.1137/s0895479897326432 <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/s0895479897326432</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1137/s0895479897326432">https://doi.org/10.1137/s0895479897326432</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Golub, G.H.</string-name>
              <string-name>Hansen, P.C.</string-name>
              <string-name>O'Leary, D.P.</string-name>
            </person-group>
            <year>1999</year>
            <article-title>Tikhonov Regularization and Total Least Squares</article-title>
            <source>SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications</source>
            <volume>21</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/s0895479897326432</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Hansen, P.C. (1990) Truncated Singular Value Decomposition Solutions to Discrete Ill-Posed Problems with Ill-Determined Numerical Rank. <italic>SIAM</italic><italic>Journal</italic><italic>on</italic><italic>Scientific</italic><italic>and</italic><italic>Statistical</italic><italic>Computing</italic>, 11, 503-518. https://doi.org/10.1137/0911028 <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/0911028</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1137/0911028">https://doi.org/10.1137/0911028</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Hansen, P.C.</string-name>
            </person-group>
            <year>1990</year>
            <article-title>Truncated Singular Value Decomposition Solutions to Discrete Ill-Posed Problems with Ill-Determined Numerical Rank</article-title>
            <source>SIAM Journal on Scientific and Statistical Computing</source>
            <volume>11</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/0911028</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Bauer, F. and Lukas, M.A. (2011) Comparingparameter Choice Methods for Regularization of Ill-Posed Problems. <italic>Mathematics</italic><italic>and</italic><italic>Computers</italic><italic>in</italic><italic>Simulation</italic>, 81, 1795-1841. https://doi.org/10.1016/j.matcom.2011.01.016 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.matcom.2011.01.016</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.matcom.2011.01.016">https://doi.org/10.1016/j.matcom.2011.01.016</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bauer, F.</string-name>
              <string-name>Lukas, M.A.</string-name>
            </person-group>
            <year>2011</year>
            <article-title>Comparingparameter Choice Methods for Regularization of Ill-Posed Problems</article-title>
            <source>Mathematics and Computers in Simulation</source>
            <volume>81</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.matcom.2011.01.016</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Calvetti, D., Lewis, B. and Reichel, L. (2002) GMRES, L-Curves, and Discrete Ill-Posed Problems. <italic>BIT</italic><italic>Numerical</italic><italic>Mathematics</italic>, 42, 44-65. https://doi.org/10.1023/a:1021918118380 <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/a:1021918118380</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1023/a:1021918118380">https://doi.org/10.1023/a:1021918118380</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Calvetti, D.</string-name>
              <string-name>Lewis, B.</string-name>
              <string-name>Reichel, L.</string-name>
              <string-name>GMRES, L</string-name>
            </person-group>
            <year>2002</year>
            <article-title>GMRES, L-Curves, and Discrete Ill-Posed Problems</article-title>
            <source>BIT Numerical Mathematics</source>
            <volume>42</volume>
            <fpage>102191</fpage>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/a:1021918118380</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Golub, G.H., Heath, M. and Wahba, G. (1979) Generalized Cross-Validation as a Method for Choosing a Good Ridge Parameter. <italic>Technometrics</italic>, 21, 215-223. https://doi.org/10.1080/00401706.1979.10489751 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00401706.1979.10489751</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/00401706.1979.10489751">https://doi.org/10.1080/00401706.1979.10489751</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Golub, G.H.</string-name>
              <string-name>Heath, M.</string-name>
              <string-name>Wahba, G.</string-name>
            </person-group>
            <year>1979</year>
            <article-title>Generalized Cross-Validation as a Method for Choosing a Good Ridge Parameter</article-title>
            <source>Technometrics</source>
            <volume>21</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00401706.1979.10489751</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Kilmer, M.E. and O'Leary., D.P. (2001) Choosing Regularization Parameters in Iterative Methods for Ill-Posed Problems. <italic>SIAM</italic><italic>Journal</italic><italic>on</italic><italic>Matrix</italic><italic>Analysis</italic><italic>and</italic><italic>Applications</italic>, 22, 1204-1221. https://doi.org/10.1137/s0895479899345960 <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/s0895479899345960</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1137/s0895479899345960">https://doi.org/10.1137/s0895479899345960</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Kilmer, M.E.</string-name>
            </person-group>
            <year>2001</year>
            <article-title>Choosing Regularization Parameters in Iterative Methods for Ill-Posed Problems</article-title>
            <source>SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications</source>
            <volume>22</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/s0895479899345960</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Brezinski, C., Redivo-Zaglia, M., Rodriguez, G. and Seatzu, S. (1998) Extrapolation Techniques for Ill-Conditioned Linear Systems. <italic>Numerische</italic><italic>Mathematik</italic>, 81, 1-29. https://doi.org/10.1007/s002110050382 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s002110050382</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s002110050382">https://doi.org/10.1007/s002110050382</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Brezinski, C.</string-name>
              <string-name>Redivo-Zaglia, M.</string-name>
              <string-name>Rodriguez, G.</string-name>
              <string-name>Seatzu, S.</string-name>
            </person-group>
            <year>1998</year>
            <article-title>Extrapolation Techniques for Ill-Conditioned Linear Systems</article-title>
            <source>Numerische Mathematik</source>
            <volume>81</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s002110050382</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B11">
        <label>11.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Reichel, L. and Shyshkov, A. (2008) A New Zero-Finder for Tikhonov Regularization. <italic>BIT</italic><italic>Numerical</italic><italic>Mathematics</italic>, 48, 627-643. https://doi.org/10.1007/s10543-008-0179-7 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10543-008-0179-7</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s10543-008-0179-7">https://doi.org/10.1007/s10543-008-0179-7</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Reichel, L.</string-name>
              <string-name>Shyshkov, A.</string-name>
            </person-group>
            <year>2008</year>
            <article-title>A New Zero-Finder for Tikhonov Regularization</article-title>
            <source>BIT Numerical Mathematics</source>
            <volume>48</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10543-008-0179-7</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B12">
        <label>12.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Reichel, L. and Rodriguez, G. (2012) Old and New Parameter Choice Rules for Discrete Ill-Posed Problems. <italic>Numerical</italic><italic>Algorithms</italic>, 63, 65-87. https://doi.org/10.1007/s11075-012-9612-8 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11075-012-9612-8</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s11075-012-9612-8">https://doi.org/10.1007/s11075-012-9612-8</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Reichel, L.</string-name>
              <string-name>Rodriguez, G.</string-name>
            </person-group>
            <year>2012</year>
            <article-title>Old and New Parameter Choice Rules for Discrete Ill-Posed Problems</article-title>
            <source>Numerical Algorithms</source>
            <volume>63</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11075-012-9612-8</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B13">
        <label>13.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Li, Z., Huang, H. and Wei, Y. (2011) Ill-Conditioning of the Truncated Singular Value Decomposition, Tikhonov Regularization and Their Applications to Numerical Partial Differential Equations. <italic>Numerical</italic><italic>Linear</italic><italic>Algebra</italic><italic>with</italic><italic>Applications</italic>, 18, 205-221. https://doi.org/10.1002/nla.766 <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nla.766</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1002/nla.766">https://doi.org/10.1002/nla.766</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Li, Z.</string-name>
              <string-name>Huang, H.</string-name>
              <string-name>Wei, Y.</string-name>
              <string-name>Decomposition, T</string-name>
            </person-group>
            <year>2011</year>
            <article-title>Ill-Conditioning of the Truncated Singular Value Decomposition, Tikhonov Regularization and Their Applications to Numerical Partial Differential Equations</article-title>
            <source>Numerical Linear Algebra with Applications</source>
            <volume>18</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nla.766</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B14">
        <label>14.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Hansen, P.C. (1990) The Discrete Picard Condition for Discrete Ill-Posed Problems. <italic>BIT</italic>, 30, 658-672. https://doi.org/10.1007/bf01933214 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01933214</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf01933214">https://doi.org/10.1007/bf01933214</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Hansen, P.C.</string-name>
            </person-group>
            <year>1990</year>
            <article-title>The Discrete Picard Condition for Discrete Ill-Posed Problems</article-title>
            <source>BIT</source>
            <volume>30</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01933214</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B15">
        <label>15.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Morigi, S., Reichel, L. and Sgallari, F. (2007) A Truncated Projected SVD Method for Linear Discrete Ill-Posed Problems. <italic>Numerical</italic><italic>Algorithms</italic>, 43, 197-213. https://doi.org/10.1007/s11075-006-9053-3 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11075-006-9053-3</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s11075-006-9053-3">https://doi.org/10.1007/s11075-006-9053-3</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Morigi, S.</string-name>
              <string-name>Reichel, L.</string-name>
              <string-name>Sgallari, F.</string-name>
            </person-group>
            <year>2007</year>
            <article-title>A Truncated Projected SVD Method for Linear Discrete Ill-Posed Problems</article-title>
            <source>Numerical Algorithms</source>
            <volume>43</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11075-006-9053-3</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B16">
        <label>16.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Noschese, S. and Reichel, L. (2014) A Modified Truncated Singular Value Decomposition Method for Discrete Ill-Posed Problems. <italic>Numerical</italic><italic>Linear</italic><italic>Algebra</italic><italic>with</italic><italic>Applications</italic>, 21, 813-822. https://doi.org/10.1002/nla.1938 <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nla.1938</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1002/nla.1938">https://doi.org/10.1002/nla.1938</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Noschese, S.</string-name>
              <string-name>Reichel, L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2014</year>
            <article-title>A Modified Truncated Singular Value Decomposition Method for Discrete Ill-Posed Problems</article-title>
            <source>Numerical Linear Algebra with Applications</source>
            <volume>21</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/nla.1938</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B17">
        <label>17.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Jia, Z. and Yang, Y. (2018) Modified Truncated Randomized Singular Value Decomposition (MTRSVD) Algorithms for Large Scale Discrete Ill-Posed Problems with General-Form Regularization. <italic>Inverse</italic><italic>Problems</italic>, 34, Article ID: 055013. https://doi.org/10.1088/1361-6420/aab92d <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6420/aab92d</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1088/1361-6420/aab92d">https://doi.org/10.1088/1361-6420/aab92d</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Jia, Z.</string-name>
              <string-name>Yang, Y.</string-name>
            </person-group>
            <year>2018</year>
            <article-title>Modified Truncated Randomized Singular Value Decomposition (MTRSVD) Algorithms for Large Scale Discrete Ill-Posed Problems with General-Form Regularization</article-title>
            <source>Inverse Problems</source>
            <volume>34</volume>
            <fpage>055013</fpage>
            <elocation-id>ID</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6420/aab92d</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B18">
        <label>18.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Hanke, M. and Groetsch, C.W. (1998) Nonstationary Iterated Tikhonov Regularization. <italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>Optimization</italic><italic>Theory</italic><italic>and</italic><italic>Applications</italic>, 98, 37-53. https://doi.org/10.1023/a:1022680629327 <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/a:1022680629327</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1023/a:1022680629327">https://doi.org/10.1023/a:1022680629327</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Hanke, M.</string-name>
              <string-name>Groetsch, C.W.</string-name>
            </person-group>
            <year>1998</year>
            <article-title>Nonstationary Iterated Tikhonov Regularization</article-title>
            <source>Journal of Optimization Theory and Applications</source>
            <volume>98</volume>
            <fpage>102268</fpage>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/a:1022680629327</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B19">
        <label>19.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Hansen, P.C. and O’Leary, D.P. (1993) The Use of the L-Curve in the Regularization of Discrete Ill-Posed Problems. <italic>SIAM</italic><italic>Journal</italic><italic>on</italic><italic>Scientific</italic><italic>Computing</italic>, 14, 1487-1503. https://doi.org/10.1137/0914086 <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/0914086</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1137/0914086">https://doi.org/10.1137/0914086</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Hansen, P.C.</string-name>
              <string-name>Leary, D.P.</string-name>
            </person-group>
            <year>1993</year>
            <article-title>The Use of the L-Curve in the Regularization of Discrete Ill-Posed Problems</article-title>
            <source>SIAM Journal on Scientific Computing</source>
            <volume>14</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/0914086</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B20">
        <label>20.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Huang, G., Reichel, L. and Yin, F. (2015) On the Choice of Solution Subspace for Nonstationary Iterated Tikhonov Regularization. <italic>Numerical</italic><italic>Algorithms</italic>, 72, 1043-1063. https://doi.org/10.1007/s11075-015-0079-2 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11075-015-0079-2</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s11075-015-0079-2">https://doi.org/10.1007/s11075-015-0079-2</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Huang, G.</string-name>
              <string-name>Reichel, L.</string-name>
              <string-name>Yin, F.</string-name>
            </person-group>
            <year>2015</year>
            <article-title>On the Choice of Solution Subspace for Nonstationary Iterated Tikhonov Regularization</article-title>
            <source>Numerical Algorithms</source>
            <volume>72</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11075-015-0079-2</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B21">
        <label>21.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Novati, P. and Russo, M.R. (2013) A GCV Based Arnoldi-Tikhonov Regularization Method. <italic>BIT</italic><italic>Numerical</italic><italic>Mathematics</italic>, 54, 501-521. https://doi.org/10.1007/s10543-013-0447-z <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10543-013-0447-z</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s10543-013-0447-z">https://doi.org/10.1007/s10543-013-0447-z</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Novati, P.</string-name>
              <string-name>Russo, M.R.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>A GCV Based Arnoldi-Tikhonov Regularization Method</article-title>
            <source>BIT Numerical Mathematics</source>
            <volume>54</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10543-013-0447-z</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B22">
        <label>22.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Gazzola, S., Novati, P. and Russo, M.R. (2015) On Krylov Projection Methods and Tikhonov Regularization. <italic>Electronic Transactions on Numerical Analysis</italic>, 44, 83-123.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Gazzola, S.</string-name>
              <string-name>Novati, P.</string-name>
              <string-name>Russo, M.R.</string-name>
            </person-group>
            <year>2015</year>
            <article-title>On Krylov Projection Methods and Tikhonov Regularization</article-title>
            <source>Electronic Transactions on Numerical Analysis</source>
            <volume>44</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B23">
        <label>23.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="thesis">Gazzola, S. (2014) Regularization Techniques Based on Krylov Methods for Ill-Posed Linear Systems. Ph.D. Thesis, University of Padua.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="thesis">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Gazzola, S.</string-name>
              <string-name>Thesis, U</string-name>
            </person-group>
            <year>2014</year>
            <article-title>Regularization Techniques Based on Krylov Methods for Ill-Posed Linear Systems</article-title>
            <source>Ph.D. Thesis</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B24">
        <label>24.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="report">Larsen, R.M. (1998) Lanczos Bidiagonalization with Partial Reorthogonalization. <italic>DAIMI</italic><italic>Report</italic><italic>Series</italic>, 27, 1-101. https://doi.org/10.7146/dpb.v27i537.7070 <pub-id pub-id-type="doi">10.7146/dpb.v27i537.7070</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.7146/dpb.v27i537.7070">https://doi.org/10.7146/dpb.v27i537.7070</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="report">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Larsen, R.M.</string-name>
            </person-group>
            <year>1998</year>
            <article-title>Lanczos Bidiagonalization with Partial Reorthogonalization</article-title>
            <source>DAIMI Report Series</source>
            <volume>27</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.7146/dpb.v27i537.7070</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B25">
        <label>25.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Daniel, J.W., Gragg, W.B., Kaufman, L. and Stewart, G.W. (1976) Reorthogonalization and Stable Algorithms for Updating the Gram-Schmidt QR Factorization. <italic>Mathematics</italic><italic>of</italic><italic>Computation</italic>, 30, 772-795. https://doi.org/10.1090/s0025-5718-1976-0431641-8 <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/s0025-5718-1976-0431641-8</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1090/s0025-5718-1976-0431641-8">https://doi.org/10.1090/s0025-5718-1976-0431641-8</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Daniel, J.W.</string-name>
              <string-name>Gragg, W.B.</string-name>
              <string-name>Kaufman, L.</string-name>
              <string-name>Stewart, G.W.</string-name>
            </person-group>
            <year>1976</year>
            <article-title>Reorthogonalization and Stable Algorithms for Updating the Gram-Schmidt QR Factorization</article-title>
            <source>Mathematics of Computation</source>
            <volume>30</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/s0025-5718-1976-0431641-8</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B26">
        <label>26.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="thesis">Paige, C.C. (1971) The Computation of Eigenvalues and Eigenvectors of Very Large Sparse Matrices. Ph.D. Thesis, University of London.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="thesis">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Paige, C.C.</string-name>
              <string-name>Thesis, U</string-name>
            </person-group>
            <year>1971</year>
            <article-title>The Computation of Eigenvalues and Eigenvectors of Very Large Sparse Matrices</article-title>
            <source>Ph.D. Thesis</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B27">
        <label>27.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Parlett, B.N. and Scott, D.S. (1979) The Lanczos Algorithm with Selective Orthogonalization. <italic>Mathematics</italic><italic>of</italic><italic>Computation</italic>, 33, 217-238. https://doi.org/10.1090/s0025-5718-1979-0514820-3 <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/s0025-5718-1979-0514820-3</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1090/s0025-5718-1979-0514820-3">https://doi.org/10.1090/s0025-5718-1979-0514820-3</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Parlett, B.N.</string-name>
              <string-name>Scott, D.S.</string-name>
            </person-group>
            <year>1979</year>
            <article-title>The Lanczos Algorithm with Selective Orthogonalization</article-title>
            <source>Mathematics of Computation</source>
            <volume>33</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1090/s0025-5718-1979-0514820-3</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B28">
        <label>28.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Barlow, J.L. (2013) Reorthogonalization for the Golub-Kahan-Lanczos Bidiagonal Reduction. <italic>Numerische</italic><italic>Mathematik</italic>, 124, 237-278. https://doi.org/10.1007/s00211-013-0518-8 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00211-013-0518-8</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s00211-013-0518-8">https://doi.org/10.1007/s00211-013-0518-8</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Barlow, J.L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Reorthogonalization for the Golub-Kahan-Lanczos Bidiagonal Reduction</article-title>
            <source>Numerische Mathematik</source>
            <volume>124</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00211-013-0518-8</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B29">
        <label>29.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Alqahtani, A., Ramlau, R. and Reichel, L. (2022) Error Estimates for Golub-Kahan Bidiagonalization with Tikhonov Regularization for Ill-Posed Operator Equations. <italic>Inverse</italic><italic>Problems</italic>, 39, Article ID: 025002. https://doi.org/10.1088/1361-6420/aca754 <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6420/aca754</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1088/1361-6420/aca754">https://doi.org/10.1088/1361-6420/aca754</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Alqahtani, A.</string-name>
              <string-name>Ramlau, R.</string-name>
              <string-name>Reichel, L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>Error Estimates for Golub-Kahan Bidiagonalization with Tikhonov Regularization for Ill-Posed Operator Equations</article-title>
            <source>Inverse Problems</source>
            <volume>39</volume>
            <fpage>025002</fpage>
            <elocation-id>ID</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6420/aca754</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B30">
        <label>30.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Bianchi, D. and Donatelli, M. and Furchi, D. and Reichel, L. (2025) The Iterated Golub-Kahan-Tikhonov Method. arXiv: 2507.12307.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bianchi, D.</string-name>
              <string-name>Donatelli, M.</string-name>
              <string-name>Furchi, D.</string-name>
              <string-name>Reichel, L.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>The Iterated Golub-Kahan-Tikhonov Method</article-title>
            <fpage>2507</fpage>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B31">
        <label>31.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Hansen, P.C. (2007) Regularization Tools Version 4.0 for Matlab 7.3. <italic>Numerical</italic><italic>Algorithms</italic>, 46, 189-194. https://doi.org/10.1007/s11075-007-9136-9 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11075-007-9136-9</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s11075-007-9136-9">https://doi.org/10.1007/s11075-007-9136-9</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Hansen, P.C.</string-name>
            </person-group>
            <year>2007</year>
            <article-title>Regularization Tools Version 4</article-title>
            <source>0 for Matlab 7.3. Numerical Algorithms</source>
            <volume>46</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11075-007-9136-9</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>