<?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">apm</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Advances in Pure Mathematics</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2160-0384</issn>
      <issn pub-type="ppub">2160-0368</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/apm.2026.165019</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">apm-151409</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group>
          <subject>Article</subject>
        </subj-group>
        <subj-group>
          <subject>Physics</subject>
          <subject>Mathematics</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>A Bayesian-Inspired Framework for Parameter Estimation and Error Quantification</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0003-2862-2701</contrib-id>
          <name name-style="western">
            <surname>Wiessner</surname>
            <given-names>Manfred</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0001-9331-6781</contrib-id>
          <name name-style="western">
            <surname>Loridant</surname>
            <given-names>Benoît</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff2">2</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0003-4885-7858</contrib-id>
          <name name-style="western">
            <surname>Angerer</surname>
            <given-names>Paul</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff3">3</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Medebach</surname>
            <given-names>Martin</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff4">4</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0002-3550-9574</contrib-id>
          <name name-style="western">
            <surname>Werner</surname>
            <given-names>Ewald</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff5">5</xref>
          <xref ref-type="aff" rid="aff6">6</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0001-9867-1512</contrib-id>
          <name name-style="western">
            <surname>Gamsjäger</surname>
            <given-names>Ernst</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff6">6</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> Dual Analytics, Geistthal-Södingberg, Austria </aff>
      <aff id="aff2"><label>2</label> Chair of Mathematics and Statistics, Montanuniversität Leoben, Leoben, Austria </aff>
      <aff id="aff3"><label>3</label> Materials Center Leoben Forschung GmbH, Leoben, Austria </aff>
      <aff id="aff4"><label>4</label> Institute of Microwave and Photonic Engineering, Graz University of Technology, Graz, Austria </aff>
      <aff id="aff5"><label>5</label> Chair of Materials Science, Technical University Munich, Garching, Germany </aff>
      <aff id="aff6"><label>6</label> Chair of Mechanics, Montanuniversität Leoben, Leoben, Austria </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>On behalf of all authors, the corresponding author states that there is no conflict of interest.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>22</day>
        <month>05</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>05</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>16</volume>
      <issue>05</issue>
      <fpage>351</fpage>
      <lpage>378</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>03</day>
          <month>04</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>19</day>
          <month>05</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>22</day>
          <month>05</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/apm.2026.165019">https://doi.org/10.4236/apm.2026.165019</self-uri>
      <abstract>
        <p>This work introduces a novel Bayesian inspired regression method for the simultaneous estimation of model parameters and data uncertainties. The key mathematical result of this framework is an extended least squares objective function. The conventional sum of squared residuals is expanded by adding the logarithms of the computed standard deviations. This approach is particularly useful in cases with strongly varying or parameter-dependent uncertainties. Through five examples, we demonstrate that our extended least squares analysis robustly estimates data uncertainties and quantifies model parameter correlations via the Hessian matrix of the objective function. Finally, in a sixth example from materials science, we applied the method to model the evolution of the dislocation density in martensite during annealing of chromium stainless steel using a Boltzmann function. The approach successfully estimates the values of the parameters, their uncertainties and their correlations. A key outcome of our uncertainty quantification is the derivation of a credible interval for the simulated dislocation densities.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Regression Analysis</kwd>
        <kwd>Bayesian Statistics</kwd>
        <kwd>Credible Interval</kwd>
        <kwd>Unknown Systematic Errors</kwd>
        <kwd>Heteroskedasticity Errors</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction</title>
      <p>Observations, phenomena, and processes are often quantitatively characterized by analyzing experimental or empirical data. One of the most widely used methods for fitting model parameters to data sets is the least squares method. However, this method has several limitations: it is sensitive to outliers—often caused by measurement errors—and assumes known weighting of the data points and uncorrelated residuals, which may not hold in practice.</p>
      <p>In addition, unknown systematic errors may occur due to inadequate models; compare [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. In this context, [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>] famously stated that “All models are wrong, but some are useful,” highlighting the inevitable presence of unknown systematic errors and outliers in both models and measurement data. To address these challenges, various strategies have been developed:</p>
      <p>Robust regression techniques aim at down-weighting, as found in [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>] or eliminating outliers, see [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>], while outlier detection methods, described in [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], seek to identify and correct such anomalies in the data.Iteratively reweighted least squares (IRLS) is introduced in [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>] and in the textbook from [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>], and is now established as a standard method for regression models. This approach is particularly useful when the data weights are not known in advance but can be estimated from the residuals of a previous fit. By means of a Bayesian framework prior knowledge can be introduced into the regression analysis; details can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>]. </p>
      <p>The above mentioned approaches (IRLS, prior knowledge from Bayesian framework) are further developed in the present work to address unknown uncertainties and varying weighting factors during regression analysis. In our method, the weighting factors are represented by functions with adjustable parameters, and the model parameters are estimated simultaneously. The underlying theory is presented in the following section.</p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. Theory</title>
      <sec id="sec2dot1">
        <title>2.1. A Comparison of Frequentist and Bayesian Paradigms</title>
        <p>In the field of data analysis, measurements are primarily evaluated using two distinct schools of thought: frequentist or classical statistics and Bayesian statistics. This section provides a comparative overview of these two fundamental approaches.</p>
        <p>According to [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], classical statistics is characterized by the following principles: </p>
        <p>At a given point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , frequent measurements <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are carried out where <inline-formula><mml:math><mml:mi> j </mml:mi></mml:math></inline-formula> denotes the measurement series. Thereby, a probability distribution (e.g., a Gaussian distribution) for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be estimated for each measurement point <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> . In classical statistics, a distinction is made between the true value of the model parameter and its estimated value obtained from sample data. While the true model parameter is treated as an a-priori unknown fixed constant, the estimator (the specific value derived from regression analysis) is a random variable with a distribution induced by the sampling process. Consequently, a confidence interval is determined based on the sampling distribution of this estimator, providing a plausible range for the true parameter. </p>
        <p>A central method in classical regression analysis is the determination of a curve <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> f </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that approximates <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> measurement points <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Measurement uncertainties are considered by including weighting factors in the sum of squared residuals <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> lsq </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> :</p>
        <disp-formula id="FD1">
          <label>(1)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>lsq</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <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:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>w</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </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:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> w </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the weighting factor of the <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> -th measurement point and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the parameters of the model function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The fitting parameters are obtained by minimizing <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> lsq </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which represents the weighted classical least squares method. In contrast, Bayesian statistics interprets probabilities as measures of belief or uncertainty. In general, the probability <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> B </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the conditional probability of event <inline-formula><mml:math><mml:mi> B </mml:mi></mml:math></inline-formula> given that event <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> is true. Prior probabilities <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for an event <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> express beliefs before observing data. This prior probability is updated by the likelihood <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> B </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> via Bayes’ theorem (see, e.g., [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>] and [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]) and yields the posterior probability <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> B </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which represents updated beliefs after observing event <inline-formula><mml:math><mml:mi> B </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The posterior probability is normalized by the evidence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> B </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (or marginal likelihood):</p>
        <disp-formula id="FD2">
          <label>(2)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>A</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>B</mml:mi>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>A</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <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:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>In this work, Bayes’ theorem is used to infer the model parameters <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> by determining the conditional probability <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the observed data and <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> denotes the underlying model hypothesis. In classical statistics, model parameters are fixed, but unknown constants. In Bayesian statistics, in contrast, model parameters are described by probability density functions rather than being treated as fixed constants. Thus, the model curve is known within a credible interval. Whereas in classical statistics measurements are frequently repeated to determine the uncertainty of each measurement point, the measurement is assumed to be certain in conventional Bayesian statistics.</p>
        <p>This paper will investigate the regression problem through a novel Bayesian approach employing a global minimization strategy. We find a measure for unknown systematic errors, regardless of whether they originate from the experiment or the model, by using the residuals in a Bayesian framework. This analysis will reveal that this method leads to a fundamental extension of the classical least-squares sum by introducing an additional significant term.</p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot2">
        <title>2.2. Determining Weighting Factors</title>
        <p>The determination of weighting factors is a central topic in this study, as introduced above. In a common standard approach, often employed when repeated <inline-formula><mml:math><mml:mi> j </mml:mi></mml:math></inline-formula> measurements are available for each <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the weighting factor <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> w </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the data point <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> is determined as follows: Repeated measurements <inline-formula><mml:math><mml:mi> j </mml:mi></mml:math></inline-formula> produce a number of <inline-formula><mml:math><mml:mi> j </mml:mi></mml:math></inline-formula> values <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the sample variance <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of these repeated measurements at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is calculated; the reciprocal of this variance is then used as </p>
        <p>the weighting factor: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> w </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , see [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>].</p>
        <p>In the frequentist statistical approach it is implicitly assumed that the model is structurally perfect. The residuals, representing the deviations between the model and the measurements are solely dependent on the fluctuations in the data points, but do not account for systematic errors. In practice, it is often the case that different models describe the measurement data with varying degrees of accuracy, and it is usually not known a priori which model will be the most accurate. In addition to possibly occurring fluctuations in data points, unknown systematic errors may be caused by a too simple model, see [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. These unknown systematic errors lead to significantly larger residuals than the variability of the data points alone would suggest. These considerations motivate us to assign lower weights to regions with higher residuals.</p>
        <p>However, a more advanced regression analysis with observation weights not known a priori is known as iteratively reweighted least squares (IRLS) method [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. The weights are iteratively optimized in each step. The regression is successful when the resulting parameter estimates do not differ within a certain threshold from those obtained in the previous iteration. This involves using the residuals from the weighted fit to re-estimate the variance (or standard deviation) function and update the weights accordingly. In practice, one or two iterations are usually sufficient to achieve stable estimates of the parameters. The IRLS method is a robust regression technique, but it has some limitations: </p>
        <p>The method can be prone to convergency problems and may end up at a local minimum instead of the global minimum. Since IRLS is primarily an optimization method, it also lacks a comprehensive statistical framework for determining the probability distributions of uncertainty parameters. </p>
        <p>In order to resolve these limitations, we decided to develop a Bayesian informed extended least squares method. The weighting factors are modeled as functions dependent on a set of weight parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which are optimized simultaneously with the primary model parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This comes at the cost that the dimensionality of the optimization space is increased by the length of the vector <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the weight parameters. In contrast to the iteratively reweighted least squares (IRLS) method, our proposed procedure is straightforward and non-iterative. More details are provided in the following section.</p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot3">
        <title>2.3. The Extended Least Squares Method</title>
        <p>The extended least squares method is derived by applying Bayes’ theorem [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>] to jointly infer the model and the weight parameters. The parameter set <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is composed of the primary model parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the weight parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The prior probability distribution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> contains prior knowledge of the parameter set <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> denotes the hypothesis space. Upon availability of a new measurement series, denoted as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> i </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> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the prior distribution is updated via the likelihood function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This likelihood quantifies how well the parameter vector <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> explains the observed data, <italic>i.e.</italic>, it reflects the goodness of fit between model and measurements. The joint probability of the data and parameters is given by the product of the likelihood function and the prior distribution, <italic>i.e.</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The evidence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> serves as a normalizing constant for this joint probability. The posterior probability distribution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is then obtained as:</p>
        <disp-formula id="FD3">
          <label>(3)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mo>→</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mo>→</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mo>→</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>which can be rewritten in logarithmic form:</p>
        <disp-formula id="FD4">
          <label>(4)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mo>→</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mo>→</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mo>→</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Since the hypothesis space <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> of the model is assumed to be constant, the distribution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , named evidence, also remains constant, see also [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>]. In the case of a uniform prior distribution, a so-called “flat” prior, compare [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], where all admissible parameter values are considered equally probable, the prior simplifies to: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Under this assumption, Equation (3) reduces to Equation (5), implying that the posterior distribution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is proportional to the likelihood function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>],</p>
        <disp-formula id="FD5">
          <label>(5)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mo>→</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>∝</mml:mo>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mo>→</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Assuming a flat prior distribution, where all parameter values have equal prior probabilities, we can directly compare the likelihood of different parameter sets with the observed data. This allows us to focus on evaluating the goodness-of-fit and determining the most plausible parameter values based on the given data,</p>
        <disp-formula id="FD6">
          <label>(6)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mo>→</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mo>→</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>D</mml:mi>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>In the following step, a model function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is defined which describes the data set <inline-formula><mml:math><mml:mi> D </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Then, we define the likelihood as a Gaussian function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mi> i </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> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <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> are the measured <inline-formula><mml:math><mml:mi> y </mml:mi></mml:math></inline-formula> -value, the calculated regression value and the standard deviation at measurement point <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> , respectively:</p>
        <disp-formula id="FD7">
          <label>(7)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>G</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>π</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mi>exp</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The standard deviations <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> are a priori unknowns and must be replaced by the estimated values <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> during regression. The calculated value at at each measurement point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> D </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is denoted as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In particular, we express the likelihood function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at each measurement point <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> : </p>
        <disp-formula id="FD8">
          <label>(8)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>G</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mtext>c</mml:mtext>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>π</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mi>exp</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </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:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The regression values <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are computed from the model function at the positions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and depend on the primary model parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>In this approximation, we assume that all individual observations are independent. This means that the likelihood function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the full dataset <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> i </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> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be written as a product of the individual likelihoods <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> P </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at each point:</p>
        <disp-formula id="FD9">
          <label>(9)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>D</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <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:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>P</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>In classical least squares regression, the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> values usually reflect only the measurement uncertainty at each <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , determined from repeated measurements in a frequentist framework. However, in this work, we take a different approach: we let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> account not only for the measurement uncertainty of data point <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> , but also for discrepancies caused by an imperfect model. These additional contributions are derived from the residuals <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>The estimated standard deviations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are directly related to the classical weighting factors <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> w </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> through:</p>
        <disp-formula id="FD10">
          <label>(10)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>w</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The weighting factor <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> w </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , as employed in our framework, aligns with its definition in the classical least squares method, as discussed by Wolberg (2006) [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. However, in our approach the standard deviations of the measurement points <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> are a priori uncertain.</p>
        <p>Instead of assigning an individual standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to each measurement point <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we introduce a single function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that depends on a reduced set of fitting parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The individual variances <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are thus approximated by model-based variances:</p>
        <disp-formula id="FD11">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>≈</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mtext>c</mml:mtext>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                      <mml:mo>→</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </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:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the model prediction at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>Alternatively, the calculated value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be replaced by the measured value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , yielding: </p>
        <disp-formula id="FD12">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>≈</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mtext>c</mml:mtext>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                      <mml:mo>→</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are treated as random variables within the hypothesis space <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Here, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the parameters of the model function, while <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> parameterizes the function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which describes the (unknown) standard deviation associated with each data point. Both sets of parameters are estimated simultaneously within the Bayesian framework. It is worth noting that the fitted <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> term absorbs both measurement noise and model misspecification. These two components are in principle not separately identifiable from a single measurement series unless external information or replicated measurements are available.</p>
        <p>The likelihood function </p>
        <disp-formula id="FD13">
          <label>(11)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>is modified to account for the parameter-dependent variances. Assuming independent normally distributed residuals, it takes the form:</p>
        <disp-formula id="FD14">
          <label>(12)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <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:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>π</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msqrt>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>c</mml:mtext>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mtext>exp</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </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:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>c</mml:mtext>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>A direct numerical evaluation of Equation (12) is often numerically unstable. This is because the product of exponential terms can rapidly tend towards zero for large negative exponents, potentially leading to severe numerical underflow. To circumvent this, the logarithm of the likelihood function provides a more stable and computationally feasible formulation:</p>
        <disp-formula id="FD15">
          <label>(13)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>π</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <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:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:mi>i</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mover accent="true">
                                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                          <mml:mo>→</mml:mo>
                                        </mml:mover>
                                        <mml:mn>1</mml:mn>
                                      </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:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Inserting Equation (13) into Bayes’ theorem, Equation (4) yields the following expression for the posterior distribution:</p>
        <disp-formula id="FD16">
          <label>(14)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>π</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <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:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>c</mml:mi>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:mi>i</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mover accent="true">
                                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                          <mml:mo>→</mml:mo>
                                        </mml:mover>
                                        <mml:mn>1</mml:mn>
                                      </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:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>P</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>{</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>}</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>M</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The posterior distribution for a flat prior is obtained by setting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in Equation (14): </p>
        <disp-formula id="FD17">
          <label>(15)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>P</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>{</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>}</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>M</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>π</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <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:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:mi>i</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mover accent="true">
                                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                          <mml:mo>→</mml:mo>
                                        </mml:mover>
                                        <mml:mn>1</mml:mn>
                                      </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:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>In order to apply our method to applications the following workflow can be used:</p>
        <p>The model function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is described by the parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> within the hypothesis space <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The weights <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> w </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are approximated by the function for the inverse of the model based variances <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with the parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which are defined in the hypothesis space <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The prior knowledge is considered by a prior probability distribution. The probability distributions of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are determined by using Equation (14). </p>
        <p>In the subsequent section, an objective function is derived from the posterior distribution given by Equation (15). This objective function serves as the basis for parameter estimation in the proposed method. Subsequently, it is compared to the classical objective function used in conventional least squares regression.</p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot4">
        <title>2.4. Objective Function: Bayesian Statistics versus Classical Least Squares Method</title>
        <p>Rearranging Equation (14) yields:</p>
        <disp-formula id="FD18">
          <label>(16)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>π</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <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:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:mi>i</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mover accent="true">
                                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                          <mml:mo>→</mml:mo>
                                        </mml:mover>
                                        <mml:mn>1</mml:mn>
                                      </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:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The objective function <inline-formula><mml:math><mml:mi> Z </mml:mi></mml:math></inline-formula> is defined by multiplying both sides of Equation (16) by (−2), so that this objective function becomes closer to the classical least squares objective function. The Bayesian based problem of maximizing the log-posterior distribution is converted into a problem where the objective function <inline-formula><mml:math><mml:mi> Z </mml:mi></mml:math></inline-formula> is minimized. </p>
        <disp-formula id="FD19">
          <label>(17)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ln</mml:mi>
                      <mml:mi>P</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>{</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>}</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>{</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>}</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>M</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>ln</mml:mi>
                      <mml:mi>P</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>{</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>}</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>M</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mi>ln</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mi>π</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <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:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:munderover>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>s</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:mi>i</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mover accent="true">
                                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                          <mml:mo>→</mml:mo>
                                        </mml:mover>
                                        <mml:mn>1</mml:mn>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>[</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>y</mml:mi>
                                        <mml:mi>i</mml:mi>
                                      </mml:msub>
                                      <mml:mo>−</mml:mo>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mi>y</mml:mi>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                          <mml:mo>,</mml:mo>
                                          <mml:mi>i</mml:mi>
                                        </mml:mrow>
                                      </mml:msub>
                                      <mml:mrow>
                                        <mml:mo>(</mml:mo>
                                        <mml:mrow>
                                          <mml:msub>
                                            <mml:mover accent="true">
                                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                              <mml:mo>→</mml:mo>
                                            </mml:mover>
                                            <mml:mn>1</mml:mn>
                                          </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:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>s</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:mi>i</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mover accent="true">
                                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                          <mml:mo>→</mml:mo>
                                        </mml:mover>
                                        <mml:mn>1</mml:mn>
                                      </mml:msub>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>ln</mml:mi>
                      <mml:mi>P</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>{</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>}</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>|</mml:mo>
                          <mml:mi>M</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <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:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>ln</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>[</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:mi>i</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:msub>
                                        <mml:mover accent="true">
                                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                          <mml:mo>→</mml:mo>
                                        </mml:mover>
                                        <mml:mn>1</mml:mn>
                                      </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:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The final, simplified expression (the third line) is the formula that is numerically minimized to obtain the Maximum A Posteriori (MAP) estimates [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>] for the parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>For a non-informative or (flat) prior distribution, where the prior probability density <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , its logarithm <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> becomes zero. Therefore, the last term in the last line of Equation (17) vanishes. The simplified objective function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> thus reduces to (see also Equation (5)): </p>
        <disp-formula id="FD20">
          <label>(18)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <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:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>c</mml:mtext>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mi>i</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                      <mml:mo>→</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </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:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>c</mml:mtext>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This objective function is equivalent to the negative log-likelihood of the model. Therefore, minimizing <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is equivalent to finding the maximum likelihood estimate, which in this case also corresponds to the maximum a posteriori (MAP) solution [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>].</p>
        <p>The model parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the weight parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are optimized by minimizing the objective function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>Let us recall that the objective function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> l </mml:mi><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> q </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from the least squares method is given by</p>
        <disp-formula id="FD21">
          <label>(19)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>lsq</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <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:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>w</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>c</mml:mtext>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </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:mo>=</mml:mo>
              <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:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>c</mml:mtext>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </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:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>c</mml:mtext>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </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>Therefore, compared with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> lsq </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Equation (19)), <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Equation (18)) contains the additional term </p>
        <disp-formula id="FD22">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <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:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>c</mml:mtext>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </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>This term penalizes high standard deviations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by increasing the value of the objective function. It is important to note that when each <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is independent of the model parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (as typically assumed in classical weighted least squares, where uncertainties are fixed based on observed data only), this sum becomes a constant additive term in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . In such a case, minimizing <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> lsq </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> yields the identical optimized parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Thus, our Bayesian informed extended least squares algorithm simplifies to the classical least squares solution in the case of weights that do not depend on model <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or the weight parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>This is precisely where the advantage of our method lies: the weights may depend on the parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the weight function and on the parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the model function and can be determined from the simultaneous optimization of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot5">
        <title>2.5. Determination of Fit Parameter Errors—The Covariance Matrix</title>
        <p>To determine the uncertainties of the fit parameters [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], the objective function <inline-formula><mml:math><mml:mi> Z </mml:mi></mml:math></inline-formula> can be locally approximated by a second-order Taylor series expansion around its minimum. The minimum of the objective function <inline-formula><mml:math><mml:mi> Z </mml:mi></mml:math></inline-formula> , Equation (17) is denoted as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , in which all first partial derivatives are zero. The parameter vector <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> includes both the model parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The second-order Taylor series expansion can thus be written as:</p>
        <disp-formula id="FD23">
          <label>(20)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                  <mml:mo>→</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                      <mml:mo>→</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>ξ</mml:mi>
                        <mml:mo>→</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>H</mml:mi>
                <mml:mo>↔</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mo>→</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>ξ</mml:mi>
                      <mml:mo>→</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </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:mover accent="true"><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is the Hessian matrix [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>] with elements given by:</p>
        <disp-formula id="FD24">
          <label>(21)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>H</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mo>∂</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>∂</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Consequently, the objective function <inline-formula><mml:math><mml:mi> Z </mml:mi></mml:math></inline-formula> , when approximated by a second-order Taylor expansion around its minimum (cf. Equation (20)), forms an <inline-formula><mml:math><mml:mi> N </mml:mi></mml:math></inline-formula> -dimensional paraboloid in the parameter space.</p>
        <p>The covariance matrix <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> between the element <inline-formula><mml:math><mml:mi> j </mml:mi></mml:math></inline-formula> of the vector <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and the element <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> of the vector <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is given by: </p>
        <disp-formula id="FD25">
          <label>(22)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mo>↔</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The off-diagonal elements <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> ≠ </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are frequently defined as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mtext> Σ </mml:mtext><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (see e.g., [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]).</p>
        <p>The diagonal elements <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the covariance matrix <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are denoted as the variances <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> :</p>
        <disp-formula id="FD26">
          <label>(23)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Σ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The correlation between parameters is estimated from the 2<sup>nd</sup> order Taylor term according to [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]:</p>
        <disp-formula id="FD27">
          <label>(24)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>
                  </mml:mo>
                  <mml:mo>
                  </mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The correlation coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> describes the degree of correlation between two parameters. The values of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are between −1 to +1. If the value is about zero, the parameters are uncorrelated. For <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> close to 1 the parameters are completely correlated, in case of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> close to −1, the parameters are completely anti-correlated. Values of exactly ±1 imply a perfect linear relationship.</p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot6">
        <title>2.6. Approximation of the Posterior Probability Distribution from the Objective Function</title>
        <p>The relationship between the posterior probability distribution from Bayes’ theorem and the objective function of the extended least squares method follows from the first line of Equation (17):</p>
        <disp-formula id="FD28">
          <label>(25)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>ξ</mml:mi>
                          <mml:mo>→</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The posterior probability distribution <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> can be approximated by an <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -dimensional Gaussian function. This is achieved by approximating the objective function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by a second-order Taylor series expansion.</p>
        <disp-formula id="FD29">
          <label>(26)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>≈</mml:mo>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                <mml:mo>→</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>⋅</mml:mo>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>H</mml:mi>
                        <mml:mo>↔</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mo>⋅</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>ξ</mml:mi>
                            <mml:mo>→</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>π</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>and </p>
        <disp-formula id="FD30">
          <label>(27)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ξ</mml:mi>
                    <mml:mo>→</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≈</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>exp</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mi>Z</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mi>exp</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                <mml:mo>→</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mover accent="true">
                                  <mml:mi>ξ</mml:mi>
                                  <mml:mo>→</mml:mo>
                                </mml:mover>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>T</mml:mtext>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>⋅</mml:mo>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>H</mml:mi>
                        <mml:mo>↔</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mo>⋅</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>ξ</mml:mi>
                            <mml:mo>→</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </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:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mi>π</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The corresponding probability density function <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> in Equation (27) is represented by an <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -dimensional Gaussian function. It is clear that the Gaussian function can only approximate the solution, since the probability distributions of variances <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> follow a scaled <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> χ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> -distribution (a special case of the Γ-distribution) and thus deviate from the Gaussian shape.</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Results and Discussion</title>
      <p>In this section, the probability densities of the parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are calculated based on the theory described above for several applications. To ensure full transparency and reproducibility, detailed calculations are provided for each example in the accompanying GitHub repository [20].</p>
      <sec id="sec3dot1">
        <title>3.1. Example 1: Determination of the Standard Deviation</title>
        <p>In this first example, we test the algorithm on a synthetic dataset of eight elements, indexed <inline-formula><mml:math><mml:mrow><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:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The dataset and detailed calculations are provided in the accompanying GitHub repository [20]. The noise-free values, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , are set to a constant mean of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1.0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . A normally distributed noise component, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:msup><mml:mi> y </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , is then superimposed using a random number generator, yielding the “experimental” data <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : </p>
        <disp-formula id="FD31">
          <label>(28)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ε</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The true standard deviation of this noise is set to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for all data points. Consequently, the observed data <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are drawn from a normal distribution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ~ </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> N </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.04 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The generated data are presented in <xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1</xref>.</p>
        <fig id="fig1">
          <label>Figure 1</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/5302753-rId443.jpeg?20260522040415" />
        </fig>
        <p>Figure 1. Synthetic data <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with superimposed artificial noise (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). The green crosses represent the noise-free (true) values, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The arrows illustrate the magnitude and sign of the residuals <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>Given the dataset depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1</xref>, it is assumed that the true (noise-free) value of each signal is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The model function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is chosen. Since the arguments of this function always equal the constant 1, the model parameter vector <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> contains no adjustable parameters for this specific example (<italic>i.e.</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>).</p>
        <p>The objective is to estimate the standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> from the “true”, but a-priori unknown standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mi> σ </mml:mi></mml:math></inline-formula> of the noise from the data. Within our Bayesian framework, this is achieved by determining the posterior probability distribution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the estimated standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> (cf. Equation (15)).</p>
        <p>It is assumed that the prior distribution is the same for all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and therefore the logarithm of the prior distribution vanishes in this function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The probability density <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is calculated for the unknown estimated standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the hypothesis space <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> :</p>
        <disp-formula id="FD32">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</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>y</mml:mi>
                        <mml:mn>8</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>8</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mfrac>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <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:mn>8</mml:mn>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>with the evidence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> K </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as a normalization factor.</p>
        <p>The posterior probability density <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> is plotted versus the parameter <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> as can be seen in <xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2</xref>. The normalization constant <inline-formula><mml:math><mml:mi> K </mml:mi></mml:math></inline-formula> is computed numerically, so that the integral of the posterior probability density over all possible values of <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> equals 1. In this example, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> K </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.2074 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig2">
          <label>Figure 2</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/5302753-rId496.jpeg?20260522040415" />
        </fig>
        <p>Figure 2. Directly calculated probability density <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> as function of the parameter <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>The maximum of the probability density <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> can be found at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> max </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.235 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> max </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the estimated standard deviation based on the Bayesian approach.</p>
        <p>The directly calculated probability density <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> is now compared to the results obtained from classical statistics. The standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> classic </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from classical statistics ([<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]) follows from</p>
        <disp-formula id="FD33">
          <label>(29)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>classic</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msqrt>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <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:mn>8</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>8</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
              </mml:msqrt>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0.235.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This result <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> classic </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.235 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is identical to the value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> max </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.235 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtained from the Bayesian analysis. Since in this case the average <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is known and equals unity, all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> degrees of freedom are maintained, and no degree of freedom is used to calculate the average. Consequently, the denominator of Equation (29) uses <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> instead of the typical <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 7 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> degrees of freedom. The inflection point on the left side of the maximum <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> max </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the probability density <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> curve is located at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> left </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.179 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the inflection point on the right side of the maximum lies at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> right </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.291 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2</xref>.</p>
        <p>The “left error” of the estimated value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> max </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is determined to: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> left </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.235 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 0.179 </mml:mn><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.056 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
        <p>and its “right error” is calculated to: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> right </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.291 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 0.235 </mml:mn><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.056 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . As the result of the Bayesian approach, the probability <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Φ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ip </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mtext> B </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> between the two inflection points <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.179 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.291 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<italic>i.e.</italic> the integral over the probability density function <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> , blue area in <xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2</xref>) is calculated to: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Φ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ip </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mtext> B </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.577 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>We approximate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by a truncated Taylor series at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> max </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as expansion point by considering the 2<sup>nd</sup> derivative, since the 1<sup>st</sup> derivative is zero at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> max </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The resulting approximation of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the Gaussian function depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3</xref> (red curve). For comparison, the directly calculated probability density function is also shown in the figure as black curve. The probability <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Φ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ip </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mtext> B </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.577 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> following from the directly calculated distribution (<xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2</xref>) is compared to the probability <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Φ </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> ip </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mtext> G </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.682 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> between the inflection points, in the case that the standard deviation is approximated by a Gaussian distribution (red curve in <xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3</xref>).</p>
        <fig id="fig3">
          <label>Figure 3</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/5302753-rId561.jpeg?20260522040415" />
        </fig>
        <p>Figure 3. Approximated probability density of the truncated Taylor series (red curve) in comparison with the originally calculated probability <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> as a function of <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> (black curve).</p>
        <p>The error estimation via Bayesian statistics described above is now compared to the approximation in classical error estimation using the extended objective function, see also Equation (13): </p>
        <disp-formula id="FD34">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</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>y</mml:mi>
                        <mml:mn>8</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The estimated error <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> s </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> max </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is deduced from the inverse of the Hessian matrix <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> . In this example <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> H </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:math></inline-formula> is the only non-zero second derivative of the objective function and the estimated error follows as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mn> 0.042 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Comparing Gaussian <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> s </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with the error <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mn> 0.056 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtained from the Bayes’ treatment—for both inflection points, the left and the right one—shows that the values are rather different, however, in the same order of magnitude.</p>
        <p>As a third error estimation, the error <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> s </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the estimated standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> max </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> follows from the approximation suggested by Lane [<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]:</p>
        <disp-formula id="FD35">
          <label>(30)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>0.71</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>For our example, this yields: </p>
        <disp-formula id="FD36">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>0.71</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msqrt>
                    <mml:mn>8</mml:mn>
                  </mml:msqrt>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mn>0.235</mml:mn>
              <mml:mo>≈</mml:mo>
              <mml:mn>0.059.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This estimated error <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.059 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is compared to the values determined from the inflection points (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.056 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and from the second derivative (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.042 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), highlighting the differences between these different methods of uncertainty estimation. The calculation using Maple version 18 [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>] can be found in GitHub.</p>
        <p>The classical Gaussian distribution is inherently a symmetric distribution with non-zero values in the negative <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> -range. However, the propability density must be zero for values of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> since a negative standard deviation is not possible. This is the case for the probability density function used in our approach, which can be seen as an advantage compared to the classical usage of a Gaussian distribution.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot2">
        <title>3.2. Example 2: Determination of the Average and the Standard Deviation</title>
        <p>The same <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> values from example 1 are used as measurement points in example 2, see <xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1</xref>. In contrast to example 1, where the model curve was known to be <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the model for this example is described by a constant but a priori unknown parameter, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Both this value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are estimated simultaneously by analyzing the measurement points <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>The hypothesis space <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> is defined as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>The posterior probability density <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> of the a priori unknown value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and its unknown standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> ξ </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are determined from Equation (15):</p>
        <disp-formula id="FD37">
          <mml:math>
            <mml:mtable columnalign="left">
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>average</mml:mtext>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>{</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mo>⋯</mml:mo>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>}</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mi>ln</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>π</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <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>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>y</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mtext>average</mml:mtext>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>In this example, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The evidence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> K </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> P </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> serves as a normalization factor, and its value is found to be <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> K </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0632 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The resulting probability density, which depends on both <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> , is presented in <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4</xref>. The calculation is done using Maple version 18 [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>]. The Maple code can be found in the accompanying GitHub repository [20].</p>
        <p>The maximum of the posterior probability density is reached at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.949 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and at a standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.231 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . These values are the maximum a posteriori (MAP) estimates for the parameters, as depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4</xref>.</p>
        <p>The value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mtext> classic </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> obtained using classical statistics is the sample mean:</p>
        <disp-formula id="FD38">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>average</mml:mtext>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mtext>classic</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <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>n</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0.941</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <fig id="fig4">
          <label>Figure 4</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/5302753-rId642.jpeg?20260522040416" />
        </fig>
        <p>Figure 4. Probability density <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> as a function of the average <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>In this example, the standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> classic </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from classical statistics is given by the sample standard deviation formula:</p>
        <disp-formula id="FD39">
          <label>(31)</label>
          <mml:math display="inline">
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>classic</mml:mtext>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msqrt>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <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>n</mml:mi>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>average</mml:mtext>
                                  <mml:mo>,</mml:mo>
                                  <mml:mtext>classic</mml:mtext>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
              </mml:msqrt>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0.244</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The use of <inline-formula><mml:math><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:mrow></mml:math></inline-formula> degrees of freedom in the denominator is necessary because the value of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> was estimated from the data itself, using one degree of freedom.</p>
        <p>The objective function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from Equation (18) applied to example 2 is </p>
        <disp-formula id="FD40">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Z</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>average</mml:mtext>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mi>ln</mml:mi>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <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>n</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>average</mml:mtext>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The Hessian matrix <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> of the objective function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Equation (17)) is computed with respect to the parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> :</p>
        <disp-formula id="FD41">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>H</mml:mi>
                <mml:mo>↔</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>300.9</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>20.2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>20.2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>582.9</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The covariance matrix <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , which is the inverse of the Hessian matrix <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , is given by:</p>
        <disp-formula id="FD42">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>Σ</mml:mi>
                <mml:mo>↔</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>3.33</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:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1.15</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:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1.15</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:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1.72</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:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The error of the average is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.058 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; and the error of the standard deviation is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.041 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The correlation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> between the estimated average <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the estimated standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> is then calculated as: </p>
        <disp-formula id="FD43">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>average</mml:mtext>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0.048</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This value of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.045 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , being close to zero, indicates that no significant linear correlation exists between the two parameters.</p>
        <p>In summary, the estimated average is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> average </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.949 </mml:mn><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mn> 0.058 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and the standard deviation is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.231 </mml:mn><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mn> 0.048 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot3">
        <title>3.3. Example 3: Addressing Weighting Challenges in Polynomial Fits (Model 1)</title>
        <p>The regression of datasets with unknown uncertainties of the individual measurement points is a challenging problem. In our example 3, polynomial functions are used to fit data over a wide range. It is inherit in this problem that the values of the a-priori unknown weights of the data points can vary over several orders of magnitude. It illustrates how our extended least squares technique provides a robust uncertainty estimation even under conditions of strongly varying weighting factors. It becomes clear that constant weighting factors would not properly capture the regression problem.</p>
        <p>The data set used in this third example are synthetically generated. We use the following linear model: </p>
        <disp-formula id="FD44">
          <label>(32)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mn>0.5</mml:mn>
              <mml:msub>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ε</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Here, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> spans the range <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 85 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with a step size of 5, resulting in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 20 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> generated values. The measurement error <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> assumed follows a centered Gaussian distribution with a standard deviation <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> that deliberately depends on the expected measurement value, given by: </p>
        <disp-formula id="FD45">
          <label>(33)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mn>0.05</mml:mn>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This choice for <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> intentionally introduces a heteroskedastic error structure (<italic>i.e.</italic>, a variance of measurement errors that is not constant across all measurements), where uncertainties increase with the magnitude of the measured value. This is a characteristic often observed in real-world experimental data and is a crucial aspect because standard least squares methods often assume homoskedasticity (<italic>i.e.</italic>, constant error variance across all measurements), which can lead to inefficient parameter estimates and unreliable uncertainty quantification when applied to such heteroskedastic data.</p>
        <p>This generated set of <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> data pairs <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is fitted using a linear function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the regression value at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> x </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : </p>
        <disp-formula id="FD46">
          <label>(34)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>As already mentioned a key aspect of our approach is that the parameters of the linear fit (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and the parameters of the uncertainty model (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) are estimated simultaneously within a single optimization process. The standard deviations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the measured data points <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are modeled as a function of the fitted values <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> according to:</p>
        <disp-formula id="FD47">
          <label>(35)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Here, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the intercept and represents the estimated standard deviation at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the slope and characterizes the linear increase of the estimated standard deviation as the absolute value of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> increases. Both <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are positive parameters, <italic>i.e.</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which are obtained during the optimization process as described in Equation (18). The overall hypothesis space <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> for this fit is thus defined by: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℝ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The formulations for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , Equation (34), and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , Equation (35), are denoted as model 1.</p>
        <p>It is worth noting that the standard deviation parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from Equation (35) must be positive and does not go to zero. This ensures that both the weighting factors and the natural logarithm <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> ln </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> s </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the standard deviation remain finite.</p>
        <p>The parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (which define the models in Equations (34) and (35) are determined by minimizing the objective function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Equation (18)), as summarized in <bold>Table 1</bold>. This function represents the negative logarithm of the joint posterior probability density of the parameters, making the minimization equivalent to finding MAP estimation. It is important to note that even though a linear regression model is used, the objective function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is nonlinear due to the simultaneous estimation of the uncertainty parameters. The estimated parameter values <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> result from this optimization procedure, and their uncertainties are derived from the diagonal entries of the inverse Hessian matrix, Equation (23).</p>
        <p>Table 1. Estimated parameter values and one-<inline-formula><mml:math><mml:mi> σ </mml:mi></mml:math></inline-formula> uncertainties for model 1.</p>
        <table-wrap id="tbl1">
          <label>Table 1</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>
                  <bold>Parameter</bold>
                </td>
                <td>
                  <bold>Value</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>1.77 ± 0.50</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>0.468 ± 0.017</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>1.72 ± 0.42</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>0.087 ± 0.026</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p>The fitted linear model (red dashed line) and the generated test data set (black dots) show good agreement, as illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig5">Figure 5</xref>.</p>
        <fig id="fig5">
          <label>Figure 5</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/5302753-rId787.jpeg?20260522040416" />
        </fig>
        <p>Figure 5. The generated test dataset (black points) is compared to the fitted linear model (red dashed line) from model 1, which represents the most probable course of the data based on our analysis.</p>
        <p>The correlations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> between the model parameters are calculated by means of the covariance matrix <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> according to Equation (24) and are listed in <bold>Table 2</bold>.</p>
        <p>Table 2. Correlation matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> between model parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the Gaussian uncertainties <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of model 1.</p>
        <table-wrap id="tbl2">
          <label>Table 2</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</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>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>1</td>
                <td>−0.522</td>
                <td>−0.043</td>
                <td>0.031</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>−0.522</td>
                <td>1</td>
                <td>−0.068</td>
                <td>−0.020</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>−0.043</td>
                <td>−0.068</td>
                <td>1</td>
                <td>−0.647</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>0.031</td>
                <td>−0.020</td>
                <td>−0.647</td>
                <td>1</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p>The regression parameters for the intercept <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the slope <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are significantly negatively correlated with each other (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 0.522 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), as are the uncertainty parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 0.647 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ).</p>
        <p>The uncertainty of the standard deviation curve, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Δ </mml:mi><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is obtained by propagating the parameter uncertainties, which are derived from the inverse Hessian matrix [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. In the Bayesian context of our analysis, this propagation provides the credible intervals for the model curve. This approach, while mathematically similar to error propagation in classical statistics, allows for a direct interpretation of the parameter uncertainties as probability distributions,</p>
        <disp-formula id="FD48">
          <label>(36)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mtext>c</mml:mtext>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>s</mml:mi>
                                  <mml:mn>0</mml:mn>
                                </mml:msub>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>s</mml:mi>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>s</mml:mi>
                                  <mml:mn>0</mml:mn>
                                </mml:msub>
                                <mml:mo>,</mml:mo>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>s</mml:mi>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>∂</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>s</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>s</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>s</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>s</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>s</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>∂</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mtext>c</mml:mtext>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Δ</mml:mi>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mtext>c</mml:mtext>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>⋅</mml:mo>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>It is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6</xref> that the determined residuals are consistent with the modeled standard deviation curve <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>i.e.</italic> with the highest probability density for the errors (see red curves in <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6</xref>). The uncertainty of the highest probability density of the errors <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is depicted by a red shaded regions.</p>
        <fig id="fig6">
          <label>Figure 6</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/5302753-rId838.jpeg?20260522040416" />
        </fig>
        <p>Figure 6. The residuals of model 1 are plotted versus the independent variable <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The red line represents the most probable course of the modeled standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which is the MAP estimation. The shaded red regions represent the credible interval (or <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> σ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) for the standard deviation curve, illustrating its uncertainty.</p>
        <p>The large relative uncertainty of the intercept parameter, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , combined with the strong anti-correlations between several model parameters, suggests that the four-parameter model is over-parameterized. This indicates a potential for overfitting, where the model is too complex for the given data. Consequently, while the model has a high explanatory power for the training data, this comes at the cost of a significant loss of predictive power for new, unseen data.</p>
        <p>A simpler model with fewer optimization parameters may therefore be more appropriate. Since the uncertainty parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> must be retained to prevent a singularity in the weighting coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> w </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Equation (10)) for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the model’s intercept parameter, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , is the logical choice to be excluded. In example 4, we investigate the implications of this model deficiency by applying a fitting function without the constant intercept term to the same test data. This new fitting approach intentionally deviates from the created data set, introducing a known systematic error due to the model’s simplified form.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot4">
        <title>3.4. Example 4: Polynomial Fit with an Unknown Systematic Error Due to Model Simplification (Model 2)</title>
        <p>The effect of an unknown systematic error is examined in example 4 (model 2). For this purpose the test data from example 3 are used (black points in Equation (5)). The systematic error is caused by skipping the parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (see <bold>Table 3</bold>) of example 3. Thus, the following model function, Equation (37) is applied to the test data:</p>
        <disp-formula id="FD49">
          <label>(37)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The Gaussian uncertainty <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the data points is estimated with the same equation as for example 3, <italic>i.e.</italic> Equation (38):</p>
        <disp-formula id="FD50">
          <label>(38)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>c</mml:mtext>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The hypothesis space <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> is defined as: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℝ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The formulations for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , Equation (37), and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> c </mml:mtext><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , Equation (38), are denoted as model 2.</p>
        <p>The fit procedure described here results in the following values for the model parameters and their uncertainties (<bold>Table 3</bold>):</p>
        <p>Table 3. Estimated parameter values and one-<inline-formula><mml:math><mml:mi> σ </mml:mi></mml:math></inline-formula> uncertainties for model 2.</p>
        <table-wrap id="tbl3">
          <label>Table 3</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>
                  <bold>Parameter</bold>
                </td>
                <td>
                  <bold>Value</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>0.499 ± 0.015</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>2.55 ± 0.52</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>0.058 ± 0.027</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p>The residuals are calculated as the difference of the values from model 2 with the fit parameters from <bold>Table 3</bold> and the test data. The results are depicted in <xref ref-type="fig" rid="fig7">Figure 7</xref>. It is worth mentioning that the residuals are higher than those obtained in example 3 (compare <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6</xref>) in particular for small <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> -values. However, only one primary model parameter is engaged in this model (example 4), <italic>i.e.</italic> the slope <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <fig id="fig7">
          <label>Figure 7</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/5302753-rId887.jpeg?20260522040416" />
        </fig>
        <p>Figure 7. The residuals of model 1 are plotted versus <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> with an unknown systematic error due to model simplification and the course of the modeled standard deviation is represented by red pluses connected with a red line (the red regions represents the uncertainties <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ).</p>
        <p>The residuals in <xref ref-type="fig" rid="fig7">Figure 7</xref> are influenced by two components: the inherent noise of the measurement and a systematic error introduced by not considering a possible non-zero axis intercept within the model. As expected, the sum of the unweighted residual squares for model 2: </p>
        <disp-formula id="FD51">
          <mml:math>
            <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: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>y</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>c</mml:mtext>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>ξ</mml:mi>
                              <mml:mo>→</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </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:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>62.2</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>is higher than for model 1, where a value of 57.9 is obtained. Consequently, the curve of the calculated standard deviation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> deviates more strongly from zero over the entire range for model 2 than for model 1, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig7">Figure 7</xref>.</p>
        <p>The comparison of model 1 and model 2 highlights a key challenge in model selection: choosing the most appropriate model. When choosing between models, a good strategy is to apply Occam’s razor, using the simplest possible model that fits the data adequately. This principle suggests that the three-parameter model 2 might be a better choice than the more complex four-parameter model 1, especially if the advantages of its simplicity, such as being less prone to overfitting, compensate for the introduced systematic error.</p>
        <p>The correlations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> between the model parameters are calculated by means of the covariance matrix <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> according to Equation (24) and are provided in <bold>Table 4</bold>.</p>
        <p>Table 4. Correlation matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> between the model parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the Gaussian uncertainties <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of model 2.</p>
        <table-wrap id="tbl4">
          <label>Table 4</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</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>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>1</td>
                <td>−0.086</td>
                <td>0.036</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>−0.086</td>
                <td>1</td>
                <td>−0.681</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>0.036</td>
                <td>−0.681</td>
                <td>1</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p>The regression parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> shows no significant correlation with the uncertainty parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 0.086 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.036 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). This indicates that the values of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are largely independent of the uncertainty parameters. A strong negative correlation between <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is still present, however, similar to model 1.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot5">
        <title>3.5. Example 5: Addressing the High Parameter Correlation of Example 4 (Model 3)</title>
        <p>The results of example 4 demonstrate that the uncertainty of the parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is in the same order of magnitude as the parameter itself. In addition a strong anti-correlation between <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> occurs, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 0.681 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Thus, the number of fit parameters has to be further reduced. The same model function, Equation (39) as used above is again applied to the test data:</p>
        <disp-formula id="FD52">
          <label>(39)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>a</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>However, the Gaussian uncertainty <inline-formula><mml:math><mml:mi> s </mml:mi></mml:math></inline-formula> of the data points is now the same constant for all measuring points <italic>i.e.</italic></p>
        <disp-formula id="FD53">
          <label>(40)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>c</mml:mtext>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The hypothesis space <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> is defined as: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℝ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>The optimized fitting parameters are summarized in <bold>Table 5</bold>. The standard deviations <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are constant for the whole measurement region, see <xref ref-type="fig" rid="fig8">Figure 8</xref>. Thus, the uncertainty of the standard deviation is also constant (red shaded regions in <xref ref-type="fig" rid="fig8">Figure 8</xref>).</p>
        <p>Table 5. Estimated parameter values and one-<inline-formula><mml:math><mml:mi> σ </mml:mi></mml:math></inline-formula> uncertainties for example 5.</p>
        <table-wrap id="tbl5">
          <label>Table 5</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>
                  <bold>Parameter</bold>
                </td>
                <td>
                  <bold>Value</bold>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>0.497 ± 0.013</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>3.79 ± 0.42</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p>The correlation coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is now close to zero, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 4.61 </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> 10 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>i.e.</italic> there is no correlation between <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (see <bold>Table 6</bold>).</p>
        <p>Table 6. Correlation matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> between the model parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the gaussian uncertainty <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of example 5.</p>
        <table-wrap id="tbl6">
          <label>Table 6</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</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>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>a</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>1</td>
                <td>
                  4.61 × 10
                  <sup>−10</sup>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  4.61 × 10
                  <sup>−10</sup>
                </td>
                <td>1</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p>The residuals and the course of the standard deviation for example 5 are plotted in <xref ref-type="fig" rid="fig8">Figure 8</xref>. Since both, the model function and the model of the Gaussian uncertainty are strongly simplified (the remaining parameters are <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> only), systematic errors occur. The strong simplification of the model to only two parameters (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> a </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) introduces systematic errors, leading to higher residuals. However, these drawbacks are acceptable as the primary objective, the reduction of parameter correlation, is successfully achieved. The result is a robust model in which the standard deviation is sufficiently described and the correlation between the parameters is negligibly small.</p>
        <fig id="fig8">
          <label>Figure 8</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/5302753-rId994.jpeg?20260522040416" />
        </fig>
        <p>Figure 8. The residuals of example 5 are plotted against the independent variable <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> . The course of the modeled standard deviation is represented by red pluses connected with a dashed line, and the red regions represent the uncertainties <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>In classical statistics the weighting factors are calculated from a multitude of measurements. In our approach the weighting factors are estimated from the residuals. Thereby, measurement uncertainties and errors due to the arbitrary choice of the model are both taken into account.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot6">
        <title>3.6. Example 6: Microstructural Changes during the Heat Treatment of Chromium Stainless Steels</title>
        <p>As a final example, we demonstrate the application of our extended least squares method to a materials science problem. We examine the temperature-dependent change in dislocation density <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> in martensite during heating for the Böhler steel grade, N404 [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>]. The dislocation density <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> in martensite during heat treatment is evaluated from in-situ X-ray diffraction data by means of a Rietveld method by using the Double-Voigt model [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] considering the peak broadening caused by the instrument itself and by lattice strain. The data for each heat treatment are monitored in a single in-situ experiment and each point of the dislocation density <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> characterized by time and temperature corresponds to a diffractogram. Details with respect to the evaluation of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>].</p>
        <p>Its chemical composition is provided in <bold>Table 7</bold>. To ensure full reproducibility, the complete Python implementation for model fitting is available in the accompanying GitHub repository [20].</p>
        <p>The mechanical properties of this steel, particularly tensile strength and ductility, are strongly dependent on the dislocation density <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , which is influenced by the final heat treatment. In-situ XRD measurements were conducted to investigate different heat treatments [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>], from which the dislocation density <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> in martensite was determined, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig9">Figure 9</xref>.</p>
        <p>Table 7. Chemical composition of the chromium stainless steel, showing mass fractions (wt%) of the main alloying elements. The remainder is iron (Fe).</p>
        <table-wrap id="tbl7">
          <label>Table 7</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>
                  <bold>Component</bold>
                </td>
                <td>C</td>
                <td>Si</td>
                <td>Mn</td>
                <td>Cr</td>
                <td>Mo</td>
                <td>Ni</td>
                <td>N</td>
                <td>Fe</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <bold>Mass fraction (</bold>
                  <bold>wt</bold>
                  <bold>%)</bold>
                </td>
                <td>0.04</td>
                <td>0.40</td>
                <td>0.40</td>
                <td>15.4</td>
                <td>0.90</td>
                <td>5.30</td>
                <td>0.04</td>
                <td>bal.</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <fig id="fig9">
          <label>Figure 9</label>
          <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/5302753-rId1011.jpeg?20260522040416" />
        </fig>
        <p>Figure 9. Experimentally determined and modeled dislocation density during the heating in a tempering process. Uncertainties (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) are estimated by the linear function yielding only positive values for the standard deviation.</p>
        <p>In crystalline materials, the reduction of dislocation density during heat treatment is controlled by thermally activated mechanisms such as annihilation, which are described by Arrhenius-type behavior. As temperature increases, the mobility of dislocations rises exponentially, leading to a rapid decrease in dislocation density once a characteristic activation temperature is reached.</p>
        <p>Such processes typically exhibit three regimes: </p>
        <p>a low-temperature regime with negligible changes. a transition region with a strong temperature dependence. a high-temperature regime where the system approaches a saturated state. </p>
        <p>The sigmoidal Boltzmann function was selected based on physical considerations of thermally activated processes governing dislocation annihilation.</p>
        <p>The sigmoidal Boltzmann function is given by:</p>
        <disp-formula id="FD54">
          <label>(41)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>ρ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                      <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> representing the initial and final dislocation density, respectively. The parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϑ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> ϑ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the center temperature and temperature change. The slope <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mi> ϑ </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϑ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at the center temperature <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϑ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is given by:</p>
        <disp-formula id="FD55">
          <label>(42)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>However, it should be noted that the underlying microstructural evolution may involve multiple mechanisms (e.g., recovery, rearrangement, and annihilation of dislocations), each characterized by different activation energies and kinetics. As a result, the actual process cannot be fully described by a single activation energy or a single rate-controlling mechanism.</p>
        <p>The adopted sigmoidal function should therefore be interpreted as an effective, phenomenological description that captures the overall transition behavior. In particular, the parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> ϑ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be understood as reflecting a distribution of activation energies or overlapping processes occurring over a finite temperature range.</p>
        <p>The Boltzmann function seems to provide a physically motivated and sufficiently flexible approximation of the experimentally observed behavior.</p>
        <p>The choice of the uncertainty function is primarily guided by statistical considerations. In particular, the residuals normalized by the standard error, <italic>i.e.</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϑ </mml:mi><mml:mi> i </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:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϑ </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , should be approximately Gaussian distributed with zero mean and unit variance. This requirement ensures the consistency of the underlying Gaussian likelihood assumption and avoids systematic over- or underestimation of the uncertainty.</p>
        <p>In addition, the dislocation density must be a non-negative quantity. Therefore, the model for its uncertainty must ensure that the corresponding credible intervals do not extend into physically meaningless, negative values.</p>
        <p>We evaluated several functions for the standard error <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . A simple approach is equal weighting:</p>
        <disp-formula id="FD56">
          <label>(43)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mtext>c</mml:mtext>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>However, this function can yield unphysical, negative values for the dislocation density within the credible interval at high temperatures (e.g., 650˚C). As an alternative, we evaluated a function where the standard error is related to the square root of the dislocation density:</p>
        <disp-formula id="FD57">
          <label>(44)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mtext>c</mml:mtext>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:msqrt>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msqrt>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>This approach also yielded possible negative values for <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> within the credible interval at high temperatures.</p>
        <p>As a third alternative, a linear relationship between the standard error and the dislocation density was assumed. This function ensures that the credible interval for <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> remains positive:</p>
        <disp-formula id="FD58">
          <label>(45)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mtext>c</mml:mtext>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>⋅</mml:mo>
              <mml:mi>ρ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where the densities <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> are positive within <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , see <xref ref-type="fig" rid="fig9">Figure 9</xref>.</p>
        <p>For this Gaussian uncertainty function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the model parameters, the hypothesis space <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> is defined as: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϑ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> ϑ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℝ </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>The model parameters, the parameters of the uncertainty function and their errors are summarized in <bold>Table 8</bold>. It should be mentioned that the uncertainty of the parameter <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is in the range of the parameter itself. However, the Gaussian uncertainty function seems to be a reasonable choice as can be seen in <xref ref-type="fig" rid="fig9">Figure 9</xref> by comparing the experimental data with the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> lines of the Gaussian uncertainty function. The width of the red curves corresponds to the uncertainties of the Gaussian uncertainty functions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> calculated from Equation (45).</p>
        <p>Table 8. Estimated parameter values and one-<inline-formula><mml:math><mml:mi> σ </mml:mi></mml:math></inline-formula> uncertainties for example 6.</p>
        <table-wrap id="tbl8">
          <label>Table 8</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>Parameter</td>
                <td>Value</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mtext>m</mml:mtext>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  (6.59 ± 0.06) 10
                  <sup>14</sup>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mtext>m</mml:mtext>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  (0.40 ± 0.04) 10
                  <sup>14</sup>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mo>˚</mml:mo>
                        <mml:mtext>C</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>543.2 ± 1.4</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                        <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mtext>K</mml:mtext>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>19.2 ± 1.3</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mtext>m</mml:mtext>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  (0.04 ± 0.05) 10
                  <sup>14</sup>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>0.078 ± 0.015</td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p>The errors from <bold>Table 8</bold> are determined during the calculation of the covariance matrix <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> . Finally, the correlation <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> between the model parameters is calculated using Equation (24) from the covariance matrix <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and is shown in <bold>Table 9</bold>.</p>
        <p>Table 9. Correlation matrix <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> ↔ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> of the model and uncertainty parameters for example 6.</p>
        <table-wrap id="tbl9">
          <label>Table 9</label>
          <table>
            <tbody>
              <tr>
                <td>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ρ</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>ρ</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>ϑ</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                        <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>
                  <bold>1.00</bold>
                </td>
                <td>−0.06</td>
                <td>−0.34</td>
                <td>0.14</td>
                <td>0.06</td>
                <td>−0.09</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>−0.06</td>
                <td>
                  <bold>1.00</bold>
                </td>
                <td>−0.10</td>
                <td>−0.75</td>
                <td>0.33</td>
                <td>−0.31</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>−0.34</td>
                <td>−0.10</td>
                <td>
                  <bold>1.00</bold>
                </td>
                <td>−0.29</td>
                <td>−0.13</td>
                <td>0.12</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                        <mml:mi>ϑ</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>0.14</td>
                <td>−0.75</td>
                <td>−0.29</td>
                <td>
                  <bold>1.00</bold>
                </td>
                <td>−0.42</td>
                <td>0.40</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>0.06</td>
                <td>0.33</td>
                <td>−0.13</td>
                <td>−0.42</td>
                <td>
                  <bold>1.00</bold>
                </td>
                <td>−0.92</td>
              </tr>
              <tr>
                <td>
                  <inline-formula>
                    <mml:math>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:math>
                  </inline-formula>
                </td>
                <td>−0.09</td>
                <td>−0.31</td>
                <td>0.12</td>
                <td>0.40</td>
                <td>−0.92</td>
                <td>
                  <bold>1.00</bold>
                </td>
              </tr>
            </tbody>
          </table>
        </table-wrap>
        <p>Some parameters in <bold>Table 9</bold> exhibit notable correlations, the parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> ϑ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are anti-correlated with a value of −0.75, that of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> ϑ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ϑ </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with −0.29. In addition, the parameters of the uncertainty function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> s </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are also anti-correlated with a value of −0.92.</p>
        <p>It is worth mentioning that the absolute error of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> spans several orders of magnitude, ranging from low to high dislocation densities. This means that the choice of the uncertainty function requires care, and a linear function, Equation (45), seems to be appropriate in this case. </p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Conclusions</title>
      <p>In this work, a Bayesian informed extended least squares algorithm is presented. It is possible to find an estimate for the combination of measurement uncertainty and a priori unknown systematic errors using this approach. The standard deviations of all measurement points can evolve during regression so that measurement points with large residuals are penalized.</p>
      <p>This task is carried out by adding a term to the least squares method. In the limiting case of constant standard deviations of all measurement points, our approach transitions to the classical least squares method.</p>
      <p>The theoretical framework presented in this work was applied to five model examples and one materials science problem, demonstrating the following key achievements:</p>
      <p>Examples 1 and 2: A realistic non-symmetric probability density of the standard deviation and the average value follows from our extended least squares method, <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4</xref>. Example 3: From a single measurement series, we obtain the course of highest probability and a realistic progression of the standard deviation, <xref ref-type="fig" rid="fig6">Figure 6</xref>. This statistical treatment is particularly useful when there is only one data set. In addition, experimental efforts can be reduced because of better model prediction. Examples 4 and 5: Even in the case of inadequate models, where the model has a small number of fitting parameters, we obtain a realistic course of the standard deviation, <xref ref-type="fig" rid="fig7">Figure 7</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig8">Figure 8</xref>. This optimization strategy allows for monitoring the residuals and the correlations between the parameters. Example 6: The dislocation density <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> changes by several orders of magnitude during annealing of chromium stainless steel. With the presented method, realistic trends are obtained for the modeled dislocation density and its standard deviations. </p>
      <p>The enhanced least squares method presented in this work is a powerful tool for simultaneously calculating model parameters and the standard deviations of model predictions. The method is broadly applicable to a wide range of optimization problems. It is particularly useful when dealing with limited measurement data and in cases where strong fluctuations in the weighting factors occur.</p>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>5. Outlook</title>
      <p>The presented approach may give rise to further research and applications in various fields: </p>
      <p>While our current approach assumes Gaussian-distributed residuals, it can be extended to handle non-Gaussian distributed residuals, such as Poisson or binomially distributed residuals.The objective function proposed in this work allows for analytical solutions to the regression problems, as demonstrated in most of our examples. For applications involving large datasets, the method can be efficiently implemented using numerical algorithms, such as Monte Carlo methods, to address complex real-world problems.Our approach provides a robust framework for optimizing data collection strategies. It can be utilized in experimental design to identify the most informative measurements, thereby facilitating more accurate and efficient parameter estimation. </p>
    </sec>
    <sec id="sec6">
      <title>Code and Data Availability</title>
      <p>We have implemented the first five problem sets in [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>] (examples 1 - 5) and problem set 6 is solved by a Python optimizer. The codes are publicly available on GitHub, and can be found via [20]. Using these codes, it is possible to reproduce the content of the tables and figures.</p>
    </sec>
    <sec id="sec7">
      <title>Author Contribution</title>
      <p>Manfred Wiessner, Ernst Gamsjäger, and Benoît Loridant conceived the study and developed the software. The original draft of the manuscript was written by Manfred Wiessner, Ernst Gamsjäger, and Benoît Loridant. Martin Medebach contributed additional ideas. All authors critically reviewed the manuscript and approved the final version.</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Gagin, A. and Levin, I. (2015) Accounting for Unknown Systematic Errors in Rietveld Refinements: A Bayesian Statistics Approach. <italic>Journal of Applied Crystallography</italic>, 48, 1201-1211. https://doi.org/10.1107/s1600576715011322 <pub-id pub-id-type="doi">10.1107/s1600576715011322</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1107/s1600576715011322">https://doi.org/10.1107/s1600576715011322</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Gagin, A.</string-name>
              <string-name>Levin, I.</string-name>
            </person-group>
            <year>2015</year>
            <article-title>Accounting for Unknown Systematic Errors in Rietveld Refinements: A Bayesian Statistics Approach</article-title>
            <source>Journal of Applied Crystallography</source>
            <volume>48</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1107/s1600576715011322</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Box, G.E.P. (1979) Robustness in the Strategy of Scientific Model Building. In: Launer, R.L. and Wilkinson, G.N., Eds., <italic>Robustness in Statistics</italic>, Elsevier, 201-236. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-438150-6.50018-2 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/b978-0-12-438150-6.50018-2</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/b978-0-12-438150-6.50018-2">https://doi.org/10.1016/b978-0-12-438150-6.50018-2</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Box, G.E.P.</string-name>
              <string-name>Launer, R.L.</string-name>
              <string-name>Wilkinson, G.N.</string-name>
              <string-name>Statistics, E</string-name>
            </person-group>
            <year>1979</year>
            <article-title>Robustness in the Strategy of Scientific Model Building</article-title>
            <source>In: Launer</source>
            <volume>201</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/b978-0-12-438150-6.50018-2</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="confproc">Dumouchel, W. and O’Brien, F. (1989) Integrating a Robust Option into a Multiple Regression Computing Environment. In: Buja, A. and Tukey, P.A., Eds., <italic>Computer Science and Statistics</italic>: <italic>Proceedings of the</italic> 21 <italic>st Symposium on the Interface</italic>, Springer-Verlag, American Statistical Association, 297-302.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="confproc">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Dumouchel, W.</string-name>
              <string-name>Brien, F.</string-name>
              <string-name>Buja, A.</string-name>
              <string-name>Tukey, P.A.</string-name>
              <string-name>Interface, S</string-name>
              <string-name>Verlag, A</string-name>
            </person-group>
            <year>1989</year>
            <article-title>Integrating a Robust Option into a Multiple Regression Computing Environment</article-title>
            <source>In: Buja</source>
            <volume>297</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Holland, P.W. and Welsch, R.E. (1977) Robust Regression Using Iteratively Reweighted Least-Squares. <italic>Communications in Statistics</italic>- <italic>Theory and Methods</italic>, 6, 813-827. https://doi.org/10.1080/03610927708827533 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/03610927708827533</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/03610927708827533">https://doi.org/10.1080/03610927708827533</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Holland, P.W.</string-name>
              <string-name>Welsch, R.E.</string-name>
            </person-group>
            <year>1977</year>
            <article-title>Robust Regression Using Iteratively Reweighted Least-Squares</article-title>
            <source>Communications in Statistics-Theory and Methods</source>
            <volume>6</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/03610927708827533</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Huber, P.J. (1981) Robust Statistics. Wiley. https://doi.org/10.1002/0471725250 <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/0471725250</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1002/0471725250">https://doi.org/10.1002/0471725250</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Huber, P.J.</string-name>
            </person-group>
            <year>1981</year>
            <article-title>Robust Statistics</article-title>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/0471725250</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Street, J.O., Carroll, R.J. and Ruppert, D. (1988) A Note on Computing Robust Regression Estimates via Iteratively Reweighted Least Squares. <italic>The American Statistician</italic>, 42, 152-154. https://doi.org/10.1080/00031305.1988.10475548 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00031305.1988.10475548</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/00031305.1988.10475548">https://doi.org/10.1080/00031305.1988.10475548</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Street, J.O.</string-name>
              <string-name>Carroll, R.J.</string-name>
              <string-name>Ruppert, D.</string-name>
            </person-group>
            <year>1988</year>
            <article-title>A Note on Computing Robust Regression Estimates via Iteratively Reweighted Least Squares</article-title>
            <source>The American Statistician</source>
            <volume>42</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00031305.1988.10475548</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Singh, K. and Upadhyaya, S. (2012) Outlier Detection: Applications and Techniques. <italic>International Journal of Computer Science Issues</italic>, 9, 307-323.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Singh, K.</string-name>
              <string-name>Upadhyaya, S.</string-name>
            </person-group>
            <year>2012</year>
            <article-title>Outlier Detection: Applications and Techniques</article-title>
            <source>International Journal of Computer Science Issues</source>
            <volume>9</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Hodge, V. and Austin, J. (2004) A Survey of Outlier Detection Methodologies. <italic>Artificial Intelligence Review</italic>, 22, 85-126. https://doi.org/10.1023/b:aire.0000045502.10941.a9 <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/b:aire.0000045502.10941.a9</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1023/b:aire.0000045502.10941.a9">https://doi.org/10.1023/b:aire.0000045502.10941.a9</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Hodge, V.</string-name>
              <string-name>Austin, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2004</year>
            <article-title>A Survey of Outlier Detection Methodologies</article-title>
            <source>Artificial Intelligence Review</source>
            <volume>22</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/b:aire.0000045502.10941.a9</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Green, P.J. (1984) Iteratively Reweighted Least Squares for Maximum Likelihood Estimation, and Some Robust and Resistant Alternatives. <italic>Journal of the Royal Statistical</italic><italic>Society Series B</italic>: <italic>Statistical Methodology</italic>, 46, 149-170. https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1984.tb01288.x <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.2517-6161.1984.tb01288.x</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1984.tb01288.x">https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1984.tb01288.x</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Green, P.J.</string-name>
            </person-group>
            <year>1984</year>
            <article-title>Iteratively Reweighted Least Squares for Maximum Likelihood Estimation, and Some Robust and Resistant Alternatives</article-title>
            <source>Journal of the Royal Statistical Society Series B: Statistical Methodology</source>
            <volume>46</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.2517-6161.1984.tb01288.x</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Kutner, M.H., Nachtsheim, C.J., Neter, J. and Li, W. (2005) Applied Linear Statistical Models. 5th Edition, McGraw-Hill/Irwin.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Kutner, M.H.</string-name>
              <string-name>Nachtsheim, C.J.</string-name>
              <string-name>Neter, J.</string-name>
              <string-name>Li, W.</string-name>
              <string-name>Edition, M</string-name>
            </person-group>
            <year>2005</year>
            <article-title>Applied Linear Statistical Models</article-title>
            <source>5th Edition</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B11">
        <label>11.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Sivia, D. and Skilling, J. (2006) Data Analysis: A Bayesian Tutorial. Oxford University Press.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Sivia, D.</string-name>
              <string-name>Skilling, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2006</year>
            <article-title>Data Analysis: A Bayesian Tutorial</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B12">
        <label>12.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">MacKay, D.J.C. (2005) Information Theory, Inference, and Learning Algorithms. Cambridge University Press.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>MacKay, D.J.C.</string-name>
              <string-name>Theory, I</string-name>
            </person-group>
            <year>2005</year>
            <article-title>Information Theory, Inference, and Learning Algorithms</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B13">
        <label>13.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Bolstad, W.M. and Curran, J.M. (2016) Introduction to Bayesian Statistics. 3rd Edition, Wiley. https://doi.org/10.1002/9781118593165 <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/9781118593165</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1002/9781118593165">https://doi.org/10.1002/9781118593165</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bolstad, W.M.</string-name>
              <string-name>Curran, J.M.</string-name>
              <string-name>Edition, W</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Introduction to Bayesian Statistics</article-title>
            <source>3rd Edition</source>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/9781118593165</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B14">
        <label>14.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Bayes, T. (1763) LII. An Essay Towards Solving a Problem in the Doctrine of Chances. by the Late Rev. Mr. Bayes, F. R. S. Communicated by Mr. Price, in a Letter to John Canton, A. M. F. R. S. <italic>Philosophical Transactions of the Royal Society of London</italic>, 53, 370-418. https://doi.org/10.1098/rstl.1763.0053 <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rstl.1763.0053</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1098/rstl.1763.0053">https://doi.org/10.1098/rstl.1763.0053</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bayes, T.</string-name>
              <string-name>Bayes, F.</string-name>
              <string-name>Canton, A.</string-name>
            </person-group>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rstl.1763.0053</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B15">
        <label>15.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Edwards, A.W.F. (1990) Likelihood. In: Eatwell, J., Milgate, M. and Newman, P., Eds., <italic>Time Series and Statistics</italic>, Palgrave Macmillan, 126-129. https://doi.org/10.1007/978-1-349-20865-4_16 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-1-349-20865-4_16</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/978-1-349-20865-4_16">https://doi.org/10.1007/978-1-349-20865-4_16</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Edwards, A.W.F.</string-name>
              <string-name>Eatwell, J.</string-name>
              <string-name>Milgate, M.</string-name>
              <string-name>Newman, P.</string-name>
              <string-name>Statistics, P</string-name>
            </person-group>
            <year>1990</year>
            <article-title>Likelihood</article-title>
            <source>In: Eatwell</source>
            <volume>126</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-1-349-20865-4_16</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B16">
        <label>16.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wolberg, J. (2006) Data Analysis Using the Method of Least Squares: Extracting the Most Information from Experiments. Springer.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wolberg, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2006</year>
            <article-title>Data Analysis Using the Method of Least Squares: Extracting the Most Information from Experiments</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B17">
        <label>17.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Berger, J.O. (2013) Statistical Decision Theory and Bayesian Analysis. Springer.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Berger, J.O.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Statistical Decision Theory and Bayesian Analysis</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B18">
        <label>18.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Bassett, R. and Deride, J. (2019) Maximum a Posteriori Estimators as a Limit of Bayes Estimators. <italic>Mathematical Programming</italic>, 174, 129-144. https://doi.org/10.1007/s10107-018-1241-0 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10107-018-1241-0</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/s10107-018-1241-0">https://doi.org/10.1007/s10107-018-1241-0</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bassett, R.</string-name>
              <string-name>Deride, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2019</year>
            <article-title>Maximum a Posteriori Estimators as a Limit of Bayes Estimators</article-title>
            <source>Mathematical Programming</source>
            <volume>174</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10107-018-1241-0</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B19">
        <label>19.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Clifford, A.A. (1973) Multivariate Error Analysis: A Handbook of Error Propagation and Calculation in Many-Parameter Systems. Springer.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Clifford, A.A.</string-name>
            </person-group>
            <year>1973</year>
            <article-title>Multivariate Error Analysis: A Handbook of Error Propagation and Calculation in Many-Parameter Systems</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B20">
        <label>20.</label>
        <mixed-citation publication-type="web">https://github.com/ManfredWiessner/Bayesian_inspired_framework</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="B21">
        <label>21.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="web">Lane, D. (2018) HyperStat Online Statistics Textbook. http://davidmlane.com/hyperstat/A19196.html</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="web">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Lane, D.</string-name>
            </person-group>
            <year>2018</year>
            <article-title>HyperStat Online Statistics Textbook</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B22">
        <label>22.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="web">Maplesoft (2022) Maplesoft. https://www.maplesoft.com</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="web">
            <year>2022</year>
            <article-title>Maplesoft</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B23">
        <label>23.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Ku, H.H. (1966) Notes on the Use of Propagation of Error Formulas. <italic>Journal of Research of the National Bureau of Standards</italic>, <italic>Section C</italic>: <italic>Engineering and Instrumentation</italic>, 70, 263-273. https://doi.org/10.6028/jres.070c.025 <pub-id pub-id-type="doi">10.6028/jres.070c.025</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.6028/jres.070c.025">https://doi.org/10.6028/jres.070c.025</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ku, H.H.</string-name>
              <string-name>Standards, S</string-name>
            </person-group>
            <year>1966</year>
            <article-title>Notes on the Use of Propagation of Error Formulas</article-title>
            <source>Journal of Research of the National Bureau of Standards</source>
            <volume>70</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.6028/jres.070c.025</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B24">
        <label>24.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="web">Böhler Edelstahl GmbH &amp; Co KG, Product N404. https://www.bohler-edelstahl.com/en/products/n404/</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="web">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>KG, P</string-name>
            </person-group>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B25">
        <label>25.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Baizar, D. and Ledbetter, H. (1994) Accurate Modeling of Size and Strain Broadening in the Rietveld Refinement: The “Double-Voigt” Approach. <italic>Advances in X</italic>- <italic>Ray Analysis</italic>, 38, 397-404. https://doi.org/10.1154/s0376030800018048 <pub-id pub-id-type="doi">10.1154/s0376030800018048</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1154/s0376030800018048">https://doi.org/10.1154/s0376030800018048</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Baizar, D.</string-name>
              <string-name>Ledbetter, H.</string-name>
            </person-group>
            <year>1994</year>
            <article-title>Accurate Modeling of Size and Strain Broadening in the Rietveld Refinement: The “Double-Voigt” Approach</article-title>
            <source>Advances in X-Ray Analysis</source>
            <volume>38</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1154/s0376030800018048</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B26">
        <label>26.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wiessner, M., Gamsjäger, E., van der Zwaag, S. and Angerer, P. (2017) Effect of Reverted Austenite on Tensile and Impact Strength in a Martensitic Stainless Steel—An <italic>In</italic>- <italic>Situ</italic> X-Ray Diffraction Study. <italic>Materials Science and Engineering</italic>: <italic>A</italic>, 682, 117-125. https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.11.039 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.msea.2016.11.039</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.11.039">https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.11.039</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wiessner, M.</string-name>
              <string-name>Zwaag, S.</string-name>
              <string-name>Angerer, P.</string-name>
            </person-group>
            <year>2017</year>
            <article-title>Effect of Reverted Austenite on Tensile and Impact Strength in a Martensitic Stainless Steel—An In-Situ X-Ray Diffraction Study</article-title>
            <source>Materials Science and Engineering: A</source>
            <volume>682</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.msea.2016.11.039</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>