<?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">eng</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Engineering</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">1947-394X</issn>
      <issn pub-type="ppub">1947-3931</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/eng.2026.189019</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">eng-154053</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group>
          <subject>Article</subject>
        </subj-group>
        <subj-group>
          <subject>Engineering</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>Simultaneous Identification of Wave Speed and Initial States in a One-Dimensional Wave Equation from Boundary Observations</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Ji</surname>
            <given-names>Kunjie</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> School of Mathematics and Statistics, Shandong Normal University, Jinan, China </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The author declares no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>07</day>
        <month>09</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>09</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>18</volume>
      <issue>09</issue>
      <fpage>323</fpage>
      <lpage>355</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>11</day>
          <month>07</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>18</day>
          <month>09</month>
          <year>2026</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>21</day>
          <month>09</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/eng.2026.189019">https://doi.org/10.4236/eng.2026.189019</self-uri>
      <abstract>
        <p>This paper considers the joint identification of the wave speed and non-generic initial states of a one-dimensional wave equation from finite-time boundary measurements. An on-off boundary input partitions the observation horizon into zero-input and controlled phases, whose complementary information guarantees the unique identifiability of both the unknown wave speed and the initial states. By exploiting the exponential-series representation of the boundary response, the inverse problem is reformulated as the recovery of spectral data and modal coefficients from a perturbed exponential sequence. A multi-stage identification framework is then constructed by combining matrix-pencil spectral estimation, controlled-residual fitting, and regularized least-squares reconstruction. Perturbation bounds are established for the recovered discrete poles and characteristic exponents, quantifying the effect of modal truncation on the spectral estimates. Numerical experiments demonstrate accurate identification of the wave speed and reconstruction of the initial displacement and velocity. Monte Carlo simulations under multiplicative measurement noise further confirm the robustness of the proposed framework.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Wave Equation</kwd>
        <kwd>Inverse Problem</kwd>
        <kwd>Simultaneous Identification</kwd>
        <kwd>Boundary Switching Control</kwd>
        <kwd>Matrix Pencil Method</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction</title>
      <p>In many dynamical systems, the identification of unknown parameters is essential for understanding system behavior and ensuring effective control [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]. This process becomes even more critical in distributed parameter systems, where parameters vary across space and time, and accurate identification is the key to reliable modeling and monitoring [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>]. In such systems, especially for wave equations, intrinsic physical parameters (e.g., wave speed), initial states, and internal disturbances are generally not directly observable and must be inferred from indirect measurements [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]. Therefore, reconstructing these unknown parameters through boundary measurements has received extensive attention in inverse problems associated with wave-type distributed parameter systems. For hyperbolic systems, particularly wave equations, inverse problems play a crucial role in understanding wave propagation dynamics and enabling effective monitoring and control [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]. Typical inverse problems for wave equations include the identification of wave speed, source terms, initial conditions, and boundary disturbances from partial observations [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]-[<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>].</p>
      <p>Early studies in this field mainly focused on inverse problems involving a single unknown for wave systems. Over the past few decades, extensive investigations have been conducted on inverse problems for one-dimensional wave equations from multiple perspectives, including the estimation of medium parameters such as wave speed [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>], dispersion coefficients [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], and disturbance parameters [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], as well as the reconstruction of initial state distributions [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>] and spatial source terms [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]. Provided that suitable observability conditions are satisfied, these works have obtained essential results concerning uniqueness and stability, while various analytical and computational approaches have been proposed, such as the boundary control method [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], spectral methods [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], and adaptive identification strategies [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>]. For a more comprehensive discussion of numerical techniques for inverse problems arising from partial differential equations, interested readers are referred to the monographs [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>].</p>
      <p>In recent years, research attention has gradually shifted toward inverse problems involving multiple unknowns, also known as hybrid or coupled inverse problems. For wave equations, numerous works have investigated the simultaneous identification of multiple unknown quantities, either of the same type or different types, such as multiple boundary disturbances [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>], two distinct source terms [<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>], combinations of wave speed and source terms [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>], as well as measurement biases and initial states [<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]. Nevertheless, most existing results rely on additional internal measurements or multiple boundary observations, which may be infeasible in practical engineering applications [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>]. Furthermore, the simultaneous reconstruction of the wave speed together with two initial states has been rarely addressed, especially under the constraint of a single boundary observation. The difficulties outlined above, together with the recent progress reported in [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>] for inverse heat-conduction models, in which the diffusion coefficient and the initial state are recovered within the same framework, provide the main motivation for the present study. Our objective is to determine the wave speed and both unknown initial data in a unified manner by using measurements acquired at only one boundary.</p>
      <p>This study investigates an inverse problem for wave propagation in a homogeneous bar of unit length. The unknown wave velocity, initial displacement, and initial velocity are uniquely identifiable simultaneously from the available measurement data. The dynamics of the system are governed by</p>
      <disp-formula id="FD1">
        <label>(1.1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>&gt;</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mi>U</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>≥</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>q</mml:mi>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>≥</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>q</mml:mi>
                        <mml:mo>&gt;</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>≥</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>[</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>]</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>.</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Here, <inline-formula><mml:math><mml:mi> x </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> are the spatial and temporal variables, respectively. The propagation velocity <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> is an unknown positive constant satisfying <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , while <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> q </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the elastic coefficient at the boundary. The two unknown initial profiles are given by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , corresponding to the displacement and velocity at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , respectively. Apart from boundedness, no additional restriction is imposed on either initial datum. The signal <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> serves as a Neumann-type boundary input and describes the stress flux applied at the left endpoint of the bar. The measured output <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the displacement recorded at the boundary. To explicitly indicate the dependence of the solution on the control input and the initial data, the solution of (1.1) may be denoted by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p><bold>Inverse Problem.</bold> Consider system (1.1), where the wave velocity <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> and the initial data <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ⊤ </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are unknown. The objective is to construct a boundary input <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that the observation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , uniquely determines <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </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> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>The inverse problem considered here has two notable features. First, the wave velocity and both initial profiles must be determined simultaneously, whereas the available information consists solely of the displacement trace recorded at the left endpoint <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Recovering several unknown quantities from such limited data is therefore particularly difficult. Second, an appropriately chosen boundary excitation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is essential for distinguishing the wave velocity from the two initial states. Its purpose is to enrich the system dynamics so that the resulting output <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> carries enough information to identify all three unknown quantities uniquely. In this respect, the boundary input serves a role analogous to that of persistent excitation in adaptive control. To demonstrate this fact, consider the following two different collections of unknown quantities, where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ≠ </mml:mo><mml:mi> m </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) denote two distinct positive roots of the characteristic equation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> tan </mml:mi><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> q </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the Robin boundary-value problem. The corresponding eigenfunctions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> cos </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfy both the Neumann condition at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the Robin condition at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> :</p>
      <p><bold>Case 1</bold>: Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be arbitrary, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 01 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> cos </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>The zero-input solution takes the form <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> cos </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mtext> cos </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which yields the boundary output <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> cos </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p><bold>Case 2</bold>: Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mi> c </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> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 02 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> cos </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msub><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 12 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>The zero-input solution becomes </p>
      <p><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> cos </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mtext> cos </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msub><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> cos </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mtext> cos </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:msub><mml:mi> x </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which produces the </p>
      <p>identical boundary output <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> cos </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>By construction, both initial profiles are eigenfunctions of the underlying Sturm-Liouville problem and thus satisfy the boundary conditions of system (1.1). Nevertheless, the two distinct sets of unknown parameters yield exactly the same boundary displacement trace. Hence, the measured trace cannot be used to discriminate between the two cases. Equivalently, when no boundary excitation is applied, the input-output map is not injective. Therefore, the observation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> alone is insufficient to uniquely determine the wave velocity <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> together with the initial data <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </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> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>The contributions of this work can be summarized in three points. First, motivated by the switched boundary-input strategy proposed in [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>] for the joint identification of the diffusion coefficient and the initial profile of a one-dimensional heat equation, we adapt the underlying identification idea to a hyperbolic wave equation. Second, in view of the oscillatory nature of wave propagation, which is fundamentally different from the dissipative behavior of heat conduction, we establish a reconstruction framework for the simultaneous identification of the constant wave speed <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> and two initial states <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </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> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from a single boundary observation. Third, in contrast to many identifiability results based on inverse spectral theory, which assume that the initial data have a nonzero projection onto every eigenfunction, our method eliminates this requirement through the designed boundary control and therefore permits some modal coefficients of the initial states to vanish.</p>
      <p>The remainder of this article is arranged as follows. Section 2 studies the joint identifiability of the wave speed <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> and the two initial states by means of a Fourier-series argument. Section 3 develops an identification procedure that integrates the matrix pencil technique, controlled-residual fitting, and regularized least-squares reconstruction. Section 4 examines the errors associated with applying the matrix pencil technique to the corresponding infinite-dimensional spectral estimation problem. Finally, Section 5 reports numerical experiments that assess the performance of the procedure developed in Section 3.</p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. Identifiability</title>
      <p>System (1.1) is formulated on the Hilbert space <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℋ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . We are equipped <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> with the following inner product <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><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:mrow><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> defined by </p>
      <disp-formula id="FD2">
        <label>(2.1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>〈</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>f</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>g</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>f</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>g</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>〉</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:msub>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                      <mml:mo>′</mml:mo>
                    </mml:msup>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>f</mml:mi>
                          <mml:mo>′</mml:mo>
                        </mml:msup>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>g</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>g</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mi>q</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>f</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
            </mml:mover>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and the norm induced by this inner product will be written as <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>   </mml:mtext><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mtext>   </mml:mtext></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Let the operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ⊂ </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be specified by</p>
      <disp-formula id="FD3">
        <label>(2.2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mi>f</mml:mi>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mi>g</mml:mi>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mi>g</mml:mi>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>f</mml:mi>
                          <mml:mo>″</mml:mo>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where its domain is given by </p>
      <disp-formula id="FD4">
        <label>(2.3)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>D</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>f</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>g</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>⊤</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>H</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>×</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>H</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>′</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mo>′</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>q</mml:mi>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>q</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:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>With respect to the inner product defined in (2.1), the operator <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> is skew-adjoint on the separable Hilbert space <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> . It follows that all its eigenvalues lie on the imaginary axis and appear in complex-conjugate pairs; namely,</p>
      <disp-formula id="FD5">
        <label>(2.4)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mo>±</mml:mo>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>±</mml:mo>
            <mml:mtext>i</mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ω</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mi>c</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>n</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mn>3</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Here, the sequence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> consists of all positive solutions to </p>
      <disp-formula id="FD6">
        <label>(2.5)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ω</mml:mi>
            <mml:mi>tan</mml:mi>
            <mml:mi>ω</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>q</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>q</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>For each eigenvalue <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , an associated eigenvector can be chosen as</p>
      <disp-formula id="FD7">
        <label>(2.6)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mo>±</mml:mo>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtable columnalign="left">
                      <mml:mtr columnalign="left">
                        <mml:mtd columnalign="left">
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>cos</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msub>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mo>±</mml:mo>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>ω</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:mi>c</mml:mi>
                            <mml:mi>cos</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                </mml:msub>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                      </mml:mtr>
                    </mml:mtable>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⊤</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>n</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mn>3</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>It is not immediate from the unboundedness and skew-adjointness of <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> that its eigenvectors form an orthogonal basis for <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> . This property can instead be established through the inverse operator. Indeed, the Rellich-Kondrachov compact embedding theorem ensures that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is compact. Moreover, the skew-adjointness of <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> yields <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and hence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is also skew-adjoint. Since <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is separable, the spectral theorem for compact normal operators guarantees that the eigenvectors associated with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> constitute a complete orthogonal system in <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Furthermore, <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> possess the same eigenvectors, with their corresponding eigenvalues being reciprocal. It therefore follows that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> forms an orthogonal basis of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Normalizing these eigenvectors yields the orthonormal basis <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>i</italic>.<italic>e</italic>.,</p>
      <disp-formula id="FD8">
        <label>(2.7)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mo>±</mml:mo>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mo>±</mml:mo>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the normalization constant is</p>
      <disp-formula id="FD9">
        <label>(2.8)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>c</mml:mi>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ω</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:mtext>sin</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ω</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>satisfying <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Define the state vector </p>
      <disp-formula id="FD10">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>z</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⊤</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mo> ∂ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ∂ </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and the initial state</p>
      <disp-formula id="FD11">
        <label>(2.9)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>⊤</mml:mo>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>encodes the initial displacement and velocity prescribed by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </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> u </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Accordingly, system (1.1) admits the following first-order representation in the dual space <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> : </p>
      <disp-formula id="FD12">
        <label>(2.10)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mtable columnalign="left">
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:mtable columnalign="left">
                      <mml:mtr columnalign="left">
                        <mml:mtd columnalign="left">
                          <mml:mrow>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>z</mml:mi>
                              <mml:mo>˙</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>=</mml:mo>
                            <mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
                            <mml:mi>z</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mi>B</mml:mi>
                            <mml:mi>U</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                        <mml:mtd columnalign="left">
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                      </mml:mtr>
                    </mml:mtable>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>.</mml:mo>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
              </mml:mtable>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Here, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> B </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> δ </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> denotes the Dirac delta distribution.</p>
      <p><bold>Theorem 2.1 (Well-posedness of the nonhomogeneous abstract evolution equation)</bold><italic>Let</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ℋ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>be equipped with the inner product introduced in</italic>(2.1), <italic>and consider the operator</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ⊂ </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>specified by</italic> (2.2) - (2.3).<italic>Assume that</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>is the generator of an isometric</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> -<italic>semigroup</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> S </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>on</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> ,<italic>and that</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> B </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>is admissible as a control operator for</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> .<italic>Equivalently</italic>, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> B </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>is an admissible observation operator for</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .<italic>Then</italic>,<italic>for every</italic><italic>initial datum</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> z </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ⊤ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>and every input</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> loc </mml:mtext></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> ℝ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>the abst</italic><italic>ract</italic><italic>system</italic>(2.10)<italic>possesses exactly one mild solution</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> C </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> . </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>This solu</italic><italic>tion is represented by the variation</italic>-<italic>of</italic>-<italic>constants formula</italic></p>
      <disp-formula id="FD13">
        <label>(2.11)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>z</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>S</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>B</mml:mi>
                  <mml:mi>U</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Moreover, for each <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> T </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there exists a constant <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> T </mml:mi></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that</p>
      <disp-formula id="FD14">
        <label>(2.12)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mi>T</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mi>U</mml:mi>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>T</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>T</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Consequently, the solution varies continuously with respect to both the initial datum <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> z </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the control input <inline-formula><mml:math><mml:mi> U </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p><italic>Proof</italic>. The proof proceeds in two steps.</p>
      <p><italic>Step</italic>1. <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> generates an isometric <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> -semigroup on <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>According to the Lumer-Phillips theorem, it is enough to establish that <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> is a densely defined dissipative operator and that the range of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> I </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> covers <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> for some <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The density of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> D </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> follows directly from the definition of the domain. Moreover, for any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have</p>
      <disp-formula id="FD15">
        <label>(2.13)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>Re</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>〈</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>〉</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which implies that <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> is dissipative. Therefore, it remains only to prove the surjectivity of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> I </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> h </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> h </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ⊤ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be arbitrary and consider the equation.</p>
      <disp-formula id="FD16">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>λ</mml:mi>
                <mml:mi>I</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi mathvariant="script">A</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>h</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>h</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which is equivalent to</p>
      <disp-formula id="FD17">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mtable columnalign="left">
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:mi>λ</mml:mi>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:mi>λ</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mo>″</mml:mo>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>h</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>.</mml:mo>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
              </mml:mtable>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Substituting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> h </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> into the second equation yields the elliptic boundary value problem </p>
      <disp-formula id="FD18">
        <label>(2.14)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:msup>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>″</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>λ</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>h</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>′</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mo>′</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>q</mml:mi>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>By the well-posedness theory for second-order boundary value problems, the above equation possesses a unique solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Consequently, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> v </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> h </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which implies that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ⊤ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> D </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a solution of the resolvent equation. Therefore, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> I </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is onto. The Lumer-Phillips theorem then guarantees that <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the generator of an isometric <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> -semigroup <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> S </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p><italic>Step</italic> 2. The control operator <inline-formula><mml:math><mml:mi> B </mml:mi></mml:math></inline-formula> is admissible for <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Using the duality principle, the admissibility of <inline-formula><mml:math><mml:mi> B </mml:mi></mml:math></inline-formula> is equivalent to that of the observation operator <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> B </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Since <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> is skew-adjoint, one has <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> B </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Hence, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> B </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ⊤ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> t </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Accordingly, it remains to establish the existence of positive constants <inline-formula><mml:math><mml:mi> T </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mi> T </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that every solution of the dual system satisfies</p>
      <disp-formula id="FD19">
        <label>(2.15)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mtable columnalign="left">
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:mtext>
                       
                    </mml:mtext>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
              </mml:mtable>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>satisfy</p>
      <disp-formula id="FD20">
        <label>(2.16)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </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:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mi>T</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <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:mi>ℋ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Define the energy</p>
      <disp-formula id="FD21">
        <label>(2.17)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <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:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <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:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>v</mml:mi>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>v</mml:mi>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mi>q</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Using the multiplier <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi> v </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we derive the following identity:</p>
      <disp-formula id="FD22">
        <label>(2.18)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mtext>d</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>v</mml:mi>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</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:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Upon integrating both sides of equation (2.18) with respect to <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> over the interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , one arrives at</p>
      <disp-formula id="FD23">
        <label>(2.19)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>c</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>v</mml:mi>
                              <mml:mi>x</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Owing to the isometric dissipativity property, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> holds for every <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Observing that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , it follows that </p>
      <disp-formula id="FD24">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </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:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>min</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>min</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which implies that the left-hand term in equation (2.19) satisfies</p>
      <disp-formula id="FD25">
        <label>(2.20)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>d</mml:mtext>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:mstyle displaystyle="true">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mo>∫</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mo>−</mml:mo>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>x</mml:mi>
                                </mml:msub>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>t</mml:mi>
                                </mml:msub>
                                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mstyle>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>min</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Moreover, by (2.17), we obtain</p>
      <disp-formula id="FD26">
        <label>(2.21)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mi>q</mml:mi>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <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>2</mml:mn>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>q</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Substituting (2.20) and (2.21) into the integral equality (2.19) and rearranging terms, we obtain</p>
      <disp-formula id="FD27">
        <label>(2.22)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>v</mml:mi>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mo>∫</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>t</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msubsup>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>c</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>x</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msubsup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>x</mml:mi>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>[</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mtext>d</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mtext>d</mml:mtext>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:mstyle displaystyle="true">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mo>∫</mml:mo>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>x</mml:mi>
                                    <mml:mo>−</mml:mo>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>x</mml:mi>
                                </mml:msub>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mi>v</mml:mi>
                                  <mml:mi>t</mml:mi>
                                </mml:msub>
                                <mml:mtext>d</mml:mtext>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mstyle>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>]</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>E</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>min</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>T</mml:mi>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>min</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Upon multiplying both sides of equation (2.22) by a factor of 2, it follows that</p>
      <disp-formula id="FD28">
        <label>(2.23)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mi>T</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the constant <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mi> T </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mtext> min </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By definition (2.17), we have</p>
      <disp-formula id="FD29">
        <label>(2.24)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <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:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>ℋ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Combining this with inequality (2.23), we immediately obtain</p>
      <disp-formula id="FD30">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>v</mml:mi>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </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:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mi>T</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>v</mml:mi>
                          <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:mi>ℋ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Therefore, the admissibility of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> B </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> directly leads to the admissibility of <inline-formula><mml:math><mml:mi> B </mml:mi></mml:math></inline-formula> as a control operator for <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> generates an isometric <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> -semigroup and <inline-formula><mml:math><mml:mi> B </mml:mi></mml:math></inline-formula> is admissible, the standard theory of abstract control systems ensures that the nonhomogeneous evolution equation possesses a unique mild solution <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> C </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which is represented by the variation-of-constants formula (2.11). Moreover, the solution satisfies the energy estimate (2.12), guaranteeing its continuous dependence on both the initial condition and the control input. </p>
      <p>We expand the initial state <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> z </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ⊤ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with respect to the orthonormal eigenbasis <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as </p>
      <disp-formula id="FD31">
        <label>(2.25)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                    <mml:mo>˜</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                    <mml:mo>˜</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                </mml:msubsup>
              </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:msubsup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> 〈 </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> z </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> 〉 </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the initial modal coefficients.</p>
      <p>We rely on a fundamental property satisfied by the isometric <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> -semigroup <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> S </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> associated with the operator <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="script"> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> , that is,</p>
      <disp-formula id="FD32">
        <label>(2.26)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>S</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mo>±</mml:mo>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mtext>e</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>±</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                <mml:mo>˜</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mo>±</mml:mo>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Combining the variation-of-constants formula (2.11) for the system solution, we compute the observations contributed by the initial state term and the control term, respectively, and finally obtain the expression for the boundary observation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as</p>
      <disp-formula id="FD33">
        <label>(2.27)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>y</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>y</mml:mi>
                  <mml:mi>U</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:munderover>
                  <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>∞</mml:mi>
                </mml:munderover>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>α</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:msup>
                      <mml:mtext>e</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>λ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>a</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:msup>
                      <mml:mtext>e</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>λ</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>G</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>s</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>U</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≜</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mo>;</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mo>;</mml:mo>
                    <mml:mi>U</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>,</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the Green’s function is expressed as</p>
      <disp-formula id="FD34">
        <label>(2.28)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>G</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </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>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>i</mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Assume that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and that the boundary control vanishes identically, <italic>i</italic>.<italic>e</italic>., <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for every <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Under this assumption, the boundary observation takes the form </p>
      <disp-formula id="FD35">
        <label>(2.29)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>y</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>;</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </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>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <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>in which the coefficients are given by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for each <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℕ </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Because the initial data <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </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> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are not known a priori, one cannot determine in advance which coefficients <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are nonzero. We define an unknown set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi><mml:mo> ⊂ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℕ </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> ≠ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ∉ </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p><bold>Theorem 2.2</bold><italic>Assume that</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>and</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . <italic>Then the eigenvalues and corresponding coefficients</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>can</italic><italic>be uniquely determined from the observation</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>on the interval</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . </p>
      <p><italic>Proof</italic>. The zero-input boundary response admits the nonharmonic Fourier series representation </p>
      <disp-formula id="FD36">
        <label>(2.30)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>y</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <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>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>i</mml:mtext>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ω</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mtext>i</mml:mtext>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ω</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the frequencies <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mi> c </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are purely imaginary and derived from the characteristic equation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> tan </mml:mi><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> q </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By the properties of the Sturm-Liouville problem, the sequence <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is uniformly separated: there exists a constant <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> γ </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> depending only on <inline-formula><mml:math><mml:mi> q </mml:mi></mml:math></inline-formula> such that</p>
      <disp-formula id="FD37">
        <label>(2.31)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>inf</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>≠</mml:mo>
                <mml:mi>m</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mi>m</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:mi>γ</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Consequently, the frequency set <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Λ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mi> c </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is also uniformly separated with minimal spacing <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> c </mml:mi><mml:mi> γ </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>The regularity assumptions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> imply that the coefficients satisfy </p>
      <disp-formula id="FD38">
        <label>(2.32)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msup>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>C</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>C</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mi>∞</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which guarantees absolute and uniform convergence of the series on any bounded time interval.</p>
      <p>We now invoke the Ingham inequality for uniformly separated frequencies. If the observation interval length satisfies</p>
      <disp-formula id="FD39">
        <label>(2.33)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>π</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mi>γ</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>then there exists a constant <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> C </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> Ing </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that</p>
      <disp-formula id="FD40">
        <label>(2.34)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:munderover>
                            <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                              <mml:mo>∑</mml:mo>
                            </mml:mstyle>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                              <mml:mo>=</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>∞</mml:mi>
                          </mml:munderover>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>C</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:msup>
                                <mml:mtext>e</mml:mtext>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mtext>i</mml:mtext>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mi>c</mml:mi>
                                  <mml:mi>t</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>C</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:msup>
                                <mml:mtext>e</mml:mtext>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:mtext>i</mml:mtext>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mi>c</mml:mi>
                                  <mml:mi>t</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>Ing</mml:mtext>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>C</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>C</mml:mi>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>|</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Suppose there exist two sets of spectral parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> that generate identical boundary observations on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Subtracting the two representations yields a series that vanishes identically on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Applying the Ingham inequality to the difference series forces all coefficients to be zero, which implies that the two sets of frequencies (poles) must coincide exactly, and the corresponding modal coefficients are equal.</p>
      <p>Therefore, the eigenvalues and corresponding coefficients </p>
      <p><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are uniquely determined by the boundary observation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , provided the observation interval is sufficiently long.</p>
      <p><bold>Theorem 2.3</bold><italic>Assume that</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>and</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . <italic>Let the control input</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>satisfy</italic></p>
      <disp-formula id="FD41">
        <label>(2.35)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable columnalign="left">
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>U</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>=</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>[</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>T</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr columnalign="left">
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>U</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>≠</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd columnalign="left">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mtext>for</mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mtext>almost</mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mtext>all</mml:mtext>
                        <mml:mtext>
                           
                        </mml:mtext>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>∈</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>[</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>T</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>T</mml:mi>
                              <mml:mn>3</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>]</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>.</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Denote the associated boundary measurement by </p>
      <disp-formula id="FD42">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>y</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>u</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>;</mml:mo>
                <mml:mi>U</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Then, the wave speed <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> and the initial states <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </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> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be uniquely determined from the boundary observation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p><italic>Proof</italic>. From equation (2.27), we define the difference observation </p>
      <disp-formula id="FD43">
        <label>(2.36)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mo>˜</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≜</mml:mo>
            <mml:munder>
              <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>∈</mml:mo>
                <mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>y</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <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>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> U </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and denote the Green’s function as </p>
      <disp-formula id="FD44">
        <label>(2.37)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>G</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </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>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>i</mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </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>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>G</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <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>Substituting these into the observation formula yields</p>
      <disp-formula id="FD45">
        <label>(2.38)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mo>˜</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>G</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>U</mml:mi>
                    <mml:mo>˜</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <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>We first justify the continuity of the Green function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> G </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and then establish its unique identifiability from finite-time convolution data. Substituting the spectral expansion and normalization constants into the expression for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> G </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we obtain the trigonometric series</p>
      <disp-formula id="FD46">
        <label>(2.39)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>G</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </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>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>c</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mtext>sin</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ω</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mtext>sin</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>From the Sturm-Liouville eigenvalue condition <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mi> tan </mml:mi><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> q </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ~ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><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> π </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which yields coefficient decay </p>
      <disp-formula id="FD47">
        <label>(2.40)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>A</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>c</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mtext>sin</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>ω</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>O</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The sequence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is positive and monotonically decreasing toward zero. By the Dirichlet test for trigonometric series, the series converges uniformly on every compact time interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Consequently, </p>
      <disp-formula id="FD48">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>G</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>⋅</mml:mo>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>[</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>]</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>⊂</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>L</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>T</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>for</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>any</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>T</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and term-by-term evaluation gives <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> G </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Recall the shifted input <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> U </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . From the assumption <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we obtain <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ⊂ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Both <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> G </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> satisfy the function-space hypotheses of the Titchmarsh convolution theorem ([<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>] Chap. 1): for functions <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , if the convolution </p>
      <disp-formula id="FD49">
        <label>(2.41)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mo>∗</mml:mo>
                <mml:mi>g</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>f</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>vanishes for almost every <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , then there exists <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> almost everywhere on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> almost everywhere on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> T </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>We now deduce the deconvolution uniqueness needed for our argument. Suppose two candidates <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> satisfy <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∗ </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ∗ </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> almost everywhere on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Define <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , so that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> ∗ </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> a.e. Applying the Titchmarsh result, there exists <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> a.e. on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> a.e. on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By hypothesis, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ≠ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for almost every <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which forces <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>i</italic>.<italic>e</italic>., <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Therefore, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> f </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> a.e. on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , meaning <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> almost everywhere. Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are continuous functions, almost-everywhere equality implies pointwise equality for all <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Hence, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> G </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is uniquely determined from the convolution relation.</p>
      <p>Moreover, according to Theorem 2.2, the spectral parameters <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are determined by the boundary measurement <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Hence, the extended observation data <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> y </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is uniquely determined by the original measurement <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> G </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ≠ </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for all <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> , applying Theorem 2.2 yields that the eigenvalue sequence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℕ </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is identifiable from <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> G </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Combining this result with the relation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> ± </mml:mo><mml:mi> i </mml:mi><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mi> c </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the wave speed <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> can consequently be identified uniquely.</p>
      <p>We now proceed to investigate whether the initial data <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </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> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be uniquely determined. Substituting the identified <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> back into equation (2.27), we rearrange it as </p>
      <disp-formula id="FD50">
        <label>(2.42)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>y</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>G</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>U</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>a</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The identification of <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> from the measured output <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> enables us to evaluate the corresponding spectral relation completely. In this relation, the unknown terms appear in the form of a complex exponential expansion. The uniqueness property of such spectral representations guarantees that the expansion coefficients <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be uniquely obtained from the available observation data. Therefore, the modal coefficients associated with the initial conditions are determined. </p>
      <disp-formula id="FD51">
        <label>(2.43)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <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>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>〈</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>〉</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <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>n</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>〈</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ϕ</mml:mi>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>〉</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ϕ</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Here, the Fourier coefficients <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> 〈 </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> 〉 </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> 〈 </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> 〉 </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be calculated from the identified spectral quantities <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Hence, the initial profiles <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </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> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are uniquely determined from the boundary measurement <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Numerical Computation Method</title>
      <p>From the analysis in the preceding sections, it is evident that the core challenge of the identification problem lies in retrieving the spectral-coefficient pairs <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℕ </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from the boundary measurements <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on the interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , based on the complex exponential series representation given in (2.27). A primary obstacle lies in the fact that an infinite number of coefficients <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in (2.27) may be nonzero. To address this, we adopt the matrix pencil technique in this section to extract a subset of the spectral-coefficient data <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from the series truncated to its first <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> terms in (2.27), with the remaining higher-order components treated as measurement noise.</p>
      <sec id="sec3dot1">
        <title>3.1. Bounded-Rank Truncation</title>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℕ </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be a positive integer. We split the complex exponential series in (2.29) into two components: </p>
        <disp-formula id="FD52">
          <label>(3.1)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <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>n</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>M</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>e</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <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 the remainder term is defined as </p>
        <disp-formula id="FD53">
          <label>(3.2)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>e</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</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>n</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <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 following theorem establishes a uniform estimate for the remainder <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> e </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p><bold>Theorem 3.1</bold><italic>Suppose that</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>is bounded below by a positive constant</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>and let</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> × </mml:mo><mml:msup><mml:mi> L </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .<italic>At any time</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,<italic>the error associated with the</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> M </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> -<italic>st truncation level obeys</italic></p>
        <disp-formula id="FD54">
          <label>(3.3)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:msup>
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mi> C </mml:mi></mml:math></inline-formula> is a positive constant whose value remains unchanged as <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> varies.</p>
        <p><italic>Proof</italic>. As <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the characteristic frequencies satisfy <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> ~ </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> π </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . From the definition of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we have</p>
        <disp-formula id="FD55">
          <label>(3.4)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:msqrt>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ω</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mtext>sin</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>ω</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msqrt>
              <mml:mo>~</mml:mo>
              <mml:mi>c</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mi>π</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Applying Parseval’s theorem to the complete orthonormal system <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , we obtain</p>
        <disp-formula id="FD56">
          <label>(3.5)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>a</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>a</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> z </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> ⊤ </mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Thus, for any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℕ </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ,</p>
        <disp-formula id="FD57">
          <label>(3.6)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>a</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>±</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msup>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>For any <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , note that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext> e </mml:mtext><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . By the triangle inequality,</p>
        <disp-formula id="FD58">
          <label>(3.7)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>e</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>M</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                          <mml:mo>∑</mml:mo>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mi>M</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>∞</mml:mi>
                      </mml:munderover>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>C</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:msup>
                            <mml:mtext>e</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>λ</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>C</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:msup>
                            <mml:mtext>e</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>λ</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                        </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 mathsize="140%" displaystyle="true">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>C</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:msup>
                            <mml:mtext>e</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>λ</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>C</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:msup>
                            <mml:mtext>e</mml:mtext>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>λ</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msup>
                        </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 mathsize="140%" displaystyle="true">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>C</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>C</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                        </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 mathsize="140%" displaystyle="true">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>a</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>a</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>−</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>α</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </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>The tail of the coefficient series can be controlled by the Cauchy-Schwarz estimate as follows</p>
        <disp-formula id="FD59">
          <label>(3.8)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>∞</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>a</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>±</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                          <mml:mo>∑</mml:mo>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mi>M</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>∞</mml:mi>
                      </mml:munderover>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:munderover>
                        <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                          <mml:mo>∑</mml:mo>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mi>M</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mi>∞</mml:mi>
                      </mml:munderover>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>a</mml:mi>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mo>±</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>‖</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>z</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>‖</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>ℋ</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>M</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> z </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> ℋ </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Then</p>
        <disp-formula id="FD60">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:msup>
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mi> C </mml:mi></mml:math></inline-formula> is a positive constant whose value remains unchanged as <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> varies.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot2">
        <title>3.2. Identification Algorithm</title>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be three arbitrary positive constants, and let the control function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be chosen as the following on-off control:</p>
        <disp-formula id="FD61">
          <label>(3.9)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable columnalign="left">
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mo>∈</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>0</mml:mn>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>T</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr columnalign="left">
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd columnalign="left">
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mo>∈</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>[</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>T</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>,</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>T</mml:mi>
                                <mml:mn>3</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>]</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>.</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The corresponding boundary observation data is denoted by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>It can be seen from the proofs of Theorem 2.2 and Theorem 2.3 on identifiability analysis that the core of the identification algorithm lies in estimating the conjugate modal pairs <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from the finite-time observation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msub><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup><mml:msup><mml:mtext> e </mml:mtext><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo> + </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:msup><mml:mtext> e </mml:mtext><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mo> | </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . As indicated by (2.27), the boundary output <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of system (1.1) can be decomposed into two components <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Once <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> , </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> λ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are identified, the uncontrolled free response component, which is determined by the unknown initial states, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , can be eliminated from the boundary observation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This allows the identification problem for the wave speed <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> to be equivalently transformed into a problem with zero initial states. After estimating the wave speed <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the remaining task consists of reconstructing the initial states.</p>
        <p>Based on the above analysis, the identification algorithm for the wave speed and initial states can be summarized into the following four steps.</p>
        <p>3.2.1. Step 1: Matrix-Pencil Recovery of Selected Eigenvalues of the System Operator <inline-formula><mml:math><mml:mi> A </mml:mi></mml:math></inline-formula> from Uncontrolled Boundary Data</p>
        <p>The boundary input is deactivated over the interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , that is, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Consequently, for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the measured boundary observation admits the modal representation </p>
        <disp-formula id="FD62">
          <label>(3.10)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mo>;</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>u</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </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>n</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>C</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mtext>e</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>λ</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>C</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mtext>e</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>λ</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>C</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mtext>e</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>λ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>C</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msup>
                        <mml:mtext>e</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>λ</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>n</mml:mi>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mi>M</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>T</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>T</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>.</mml:mo>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> # </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the index set defined previously and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> may be infinite. We enumerate the elements of <inline-formula><mml:math><mml:mi mathvariant="double-struck"> K </mml:mi></mml:math></inline-formula> as </p>
        <disp-formula id="FD63">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi mathvariant="double-struck">K</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mo>⋯</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>so that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> comprises all the nonzero spectral coefficient pairs in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℕ </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The contribution of the observable modes beyond the first <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> pairs is represented by</p>
        <disp-formula id="FD64">
          <label>(3.11)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mi>M</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mtext>c</mml:mtext>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>with the upper limit interpreted as infinity when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mtext> c </mml:mtext></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>The truncation estimate established in Theorem 3.1 implies that</p>
        <disp-formula id="FD65">
          <label>(3.12)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>sup</mml:mtext>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>T</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>T</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                    <mml:mi>M</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>≤</mml:mo>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:msup>
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>for a positive constant <inline-formula><mml:math><mml:mi> C </mml:mi></mml:math></inline-formula> that does not depend on <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Hence, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> M </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> converges uniformly to zero on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The uncontrolled boundary observation can therefore be approximated by the finite exponential expansion</p>
        <disp-formula id="FD66">
          <label>(3.13)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </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>k</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>λ</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <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>To identify the exponents in (3.13), the boundary observation is sampled on a uniform temporal grid</p>
        <disp-formula id="FD67">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>T</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Thus, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> samples are available. Setting</p>
        <disp-formula id="FD68">
          <label>(3.14)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>u</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>together with </p>
        <disp-formula id="FD69">
          <label>(3.15)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>R</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>±</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>±</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:msup>
                <mml:mtext>e</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>λ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>±</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>z</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>±</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mtext>e</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>λ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>±</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>gives the discrete observation model </p>
        <disp-formula id="FD70">
          <label>(3.16)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>z</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>R</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>z</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ε</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> r </mml:mi><mml:mi> M </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the error generated by the neglected spectral tail. In particular, Theorem 3.1 yields </p>
        <disp-formula id="FD71">
          <label>(3.17)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>max</mml:mtext>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ε</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>|</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>M</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Therefore, the sampled boundary observation has the form of a finite sum of discrete exponentials perturbed by an additive error, which permits the direct application of a matrix-pencil construction.</p>
        <p>Since the initial state <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> z </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext> T </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is real-valued and the normalized eigenvectors satisfy <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi> ϕ </mml:mi><mml:mo> ˜ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the initial modal coefficients obey <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Moreover, because <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is positive and real and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> a </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ± </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> α </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , it follows that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Consequently, </p>
        <disp-formula id="FD72">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mo>⇔</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Thus, each observable mode contributes a pair of nonzero exponential terms. Provided that the corresponding discrete poles are mutually distinct, the truncated representation in (3.16) contains <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> discrete poles.</p>
        <p>Choose the pencil parameter <inline-formula><mml:math><mml:mi> L </mml:mi></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> P </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . In the numerical implementation, <inline-formula><mml:math><mml:mi> L </mml:mi></mml:math></inline-formula> may be set to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , provided that this value lies within the admissible range. The shifted Hankel matrices constructed from the measured samples are</p>
        <disp-formula id="FD73">
          <label>(3.18)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>Y</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋯</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>L</mml:mi>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋯</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋮</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋮</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋱</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋮</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>N</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mi>L</mml:mi>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>N</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mi>L</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋯</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>N</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>Y</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋯</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋯</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>L</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋮</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋮</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋱</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋮</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>N</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mi>L</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>N</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mi>L</mml:mi>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋯</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>N</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>In the absence of perturbations, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has rank <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> , and the discrete poles are determined by the shift relation between <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . For measured data, the effective model order is inferred from the singular-value decomposition </p>
        <disp-formula id="FD74">
          <label>(3.19)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>Y</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>U</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mi>Σ</mml:mi>
              <mml:msup>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mtext>*</mml:mtext>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>Σ</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mtext>diag</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mo>⋯</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>≥</mml:mo>
              <mml:mn>0.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Given a prescribed relative threshold <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ε </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> svd </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the number of identifiable discrete poles is estimated by</p>
        <disp-formula id="FD75">
          <label>(3.20)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>P</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mo>#</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>{</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                  <mml:mo>:</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>σ</mml:mi>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>≥</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ε</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>svd</mml:mtext>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>}</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>After imposing the paired spectral structure, let <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> denote the number of retained complete pole pairs. If all the identified poles admit valid conjugate partners, then</p>
        <disp-formula id="FD76">
          <label>(3.21)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>P</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> U </mml:mi></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Σ </mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> V </mml:mi></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the singular-vector and singular-value matrices associated with the <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> dominant singular values. The reduced matrix pencil is then represented by </p>
        <disp-formula id="FD77">
          <label>(3.22)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mtext>E</mml:mtext>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>Σ</mml:mi>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:msubsup>
                <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                  <mml:mi>U</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mtext>*</mml:mtext>
              </mml:msubsup>
              <mml:msub>
                <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                  <mml:mi>Y</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:msub>
                <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                </mml:mstyle>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Its eigenvalues <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> provide estimates of the discrete poles <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> z </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> z </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The corresponding continuous-time exponents are determined through </p>
        <disp-formula id="FD78">
          <label>(3.23)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>log</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>j</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:mover accent="true">
                <mml:mi>P</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where the logarithmic branch is selected consistently with the spectral location of the system operator.</p>
        <p>The mapping from discrete-time poles to continuous-time exponents via the complex logarithm is multi-valued. Consistent selection of the logarithmic branch alone does not guarantee unique identification of the continuous-time exponents from the sampled poles. To prevent aliasing of the retained modal frequencies over the prescribed wave-speed search interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> min </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> max </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the sampling interval must satisfy the following anti-aliasing condition.</p>
        <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the angular wave number of the highest retained mode among the identified conjugate pole pairs. Since the discrete poles are given by</p>
        <disp-formula id="FD79">
          <label>(3.24)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>±</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>exp</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>±</mml:mo>
                  <mml:mtext>i</mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mi>Δ</mml:mi>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>the sampling interval is selected such that</p>
        <disp-formula id="FD80">
          <label>(3.25)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ω</mml:mi>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:msub>
              <mml:msub>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>max</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mi>π</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Equivalently,</p>
        <disp-formula id="FD81">
          <label>(3.26)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Δ</mml:mi>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>&lt;</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mi>π</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                  </mml:msub>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>max</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Under this condition, all retained modal frequencies remain inside the principal branch of the complex logarithm, and the continuous-time exponents are uniquely determined by the sampled poles.</p>
        <p>After arranging the identified exponents into their + and − branches, one obtains</p>
        <disp-formula id="FD82">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>{</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>λ</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>λ</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>}</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>M</mml:mi>
                    <mml:mo>^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>which constitutes the finite spectral information required in the subsequent identification steps. Once these exponents have been determined, the associated modal coefficients can be computed from (3.16) by a linear least-squares fit. The underlying matrix-pencil principle may be found in [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>].</p>
        <p>3.2.2. Step 2: Linear Least-Squares Estimation of the Spectral Coefficients</p>
        <p>The eigenvalue estimates obtained in Step 1 are held fixed. Since the initial state is real-valued, the spectral coefficients associated with the two conjugate branches are not independent. In particular, for each retained mode,</p>
        <disp-formula id="FD83">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>C</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>1.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Therefore, only the coefficients of the positive-frequency branch are treated as independent unknowns. Let </p>
        <disp-formula id="FD84">
          <label>(3.27)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                <mml:mi>C</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable columnalign="left">
                        <mml:mtr columnalign="left">
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>C</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                    <mml:mn>0</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>C</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mo>⋯</mml:mo>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>C</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>n</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mover accent="true">
                                        <mml:mi>M</mml:mi>
                                        <mml:mo>^</mml:mo>
                                      </mml:mover>
                                      <mml:mo>−</mml:mo>
                                      <mml:mn>1</mml:mn>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ℂ</mml:mi>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>and define the observation vector by</p>
        <disp-formula id="FD85">
          <label>(3.28)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>y</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable columnalign="left">
                        <mml:mtr columnalign="left">
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mo>⋯</mml:mo>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>y</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>N</mml:mi>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mtext>T</mml:mtext>
              </mml:msup>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The zero-input boundary observation can then be written as</p>
        <disp-formula id="FD86">
          <label>(3.29)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mi>Re</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>M</mml:mi>
                        <mml:mo>^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>λ</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ε</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>1.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Define the regression matrix <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Φ </mml:mi><mml:mo> ∈ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ℂ </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> × </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by</p>
        <disp-formula id="FD87">
          <label>(3.30)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Φ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mtext>e</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>1.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Provided that <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi> Φ </mml:mi></mml:math></inline-formula> has full column rank, the independent spectral coefficient estimates are uniquely determined from the constrained least-squares problem</p>
        <disp-formula id="FD88">
          <label>(3.31)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mtext>arg</mml:mtext>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>min</mml:mtext>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                    <mml:mi>C</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>ℂ</mml:mi>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>M</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mi>Re</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>Φ</mml:mi>
                          <mml:mtext>
                             
                          </mml:mtext>
                          <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                            <mml:mi>C</mml:mi>
                          </mml:mstyle>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Consequently, the reconstructed zero-input boundary response is</p>
        <disp-formula id="FD89">
          <label>(3.32)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mi>Re</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mstyle displaystyle="true" mathsize="140%">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>M</mml:mi>
                        <mml:mo>^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>C</mml:mi>
                      <mml:mo>^</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:msup>
                    <mml:mtext>e</mml:mtext>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>λ</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>which is real-valued by construction.</p>
        <p>3.2.3. Step 3: Identification of the Wave Speed via Controlled Residual Fitting</p>
        <p>A uniform sampling grid on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is specified by</p>
        <disp-formula id="FD90">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>T</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where</p>
        <disp-formula id="FD91">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Thus, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The boundary control is chosen as</p>
        <disp-formula id="FD92">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>From (2.31) and (2.32), we obtain </p>
        <disp-formula id="FD93">
          <label>(3.33)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtable>
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:mtable>
                      <mml:mtr>
                        <mml:mtd>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <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:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>;</mml:mo>
                              <mml:mi>c</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mtd>
                      </mml:mtr>
                      <mml:mtr>
                        <mml:mtd>
                          <mml:mo>≈</mml:mo>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>y</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mtext>*</mml:mtext>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <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:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mi>i</mml:mi>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>;</mml:mo>
                              <mml:mi>c</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                        </mml:mtd>
                      </mml:mtr>
                    </mml:mtable>
                  </mml:mtd>
                  <mml:mtd>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mo>⋯</mml:mo>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>N</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mn>1.</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
              </mml:mtable>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>We define a new temporal variable </p>
        <disp-formula id="FD94">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>τ</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>T</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Then</p>
        <disp-formula id="FD95">
          <label>(3.34)</label>
          <mml:math>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>;</mml:mo>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>T</mml:mi>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>G</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>s</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mstyle displaystyle="true">
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mo>∫</mml:mo>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>τ</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:munderover>
                          <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                            <mml:mo>∑</mml:mo>
                          </mml:mstyle>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>=</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>∞</mml:mi>
                        </mml:munderover>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mtext>i</mml:mtext>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>ω</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>c</mml:mi>
                              <mml:mn>3</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>α</mml:mi>
                              <mml:mi>n</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mtext>e</mml:mtext>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                </mml:msubsup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                                      <mml:mi>i</mml:mi>
                                    </mml:msub>
                                    <mml:mo>−</mml:mo>
                                    <mml:mi>s</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msup>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:msup>
                              <mml:mtext>e</mml:mtext>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                                  <mml:mi>n</mml:mi>
                                  <mml:mo>+</mml:mo>
                                </mml:msubsup>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo>(</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:msub>
                                      <mml:mi>τ</mml:mi>
                                      <mml:mi>i</mml:mi>
                                    </mml:msub>
                                    <mml:mo>−</mml:mo>
                                    <mml:mi>s</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mtext>d</mml:mtext>
                        <mml:mi>s</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mstyle>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mi>α</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mtext>e</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>λ</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>τ</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mtext>e</mml:mtext>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msubsup>
                            <mml:mi>λ</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                          </mml:msubsup>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>τ</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:munderover>
                    <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                      <mml:mo>∑</mml:mo>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mtext>
                     
                  </mml:mtext>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>β</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mtext>cos</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>ω</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>τ</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:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Here, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> { </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the spectral parameters determined by the Sturm-Liouville operator, and </p>
        <disp-formula id="FD96">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>β</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ω</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mtext>sin</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>ω</mml:mi>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>On the controlled time interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we define the residual signal by</p>
        <disp-formula id="FD97">
          <label>(3.35)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mtext>*</mml:mtext>
              </mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>1.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>It follows from (3.33) that</p>
        <disp-formula id="FD98">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <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:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>For numerical evaluation, the infinite series in (3.34) is truncated after <inline-formula><mml:math><mml:mi> Q </mml:mi></mml:math></inline-formula> terms: </p>
        <disp-formula id="FD99">
          <label>(3.36)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>y</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>Q</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>Q</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>β</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mtext>cos</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ω</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>τ</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:math>
        </disp-formula>
        <p>The wave-speed estimate is selected from the set of minimizers of the bounded nonlinear least-squares criterion</p>
        <disp-formula id="FD100">
          <label>(3.37)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>arg</mml:mi>
                  <mml:mi>min</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>min</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>max</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:msub>
                <mml:mi>J</mml:mi>
                <mml:mi>Q</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where</p>
        <disp-formula id="FD101">
          <label>(3.38)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>J</mml:mi>
                <mml:mi>Q</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <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:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:munderover>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>r</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>y</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>Q</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>t</mml:mi>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>;</mml:mo>
                          <mml:mi>c</mml:mi>
                        </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>A two-stage strategy is adopted. First, the objective function is evaluated over a coarse grid on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> min </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> c </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> max </mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to identify a suitable initial candidate. A bounded scalar minimization method is then applied locally to obtain a refined estimate of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>3.2.4. Step 4: Reconstruction of the Initial States via Regularized Least Squares</p>
        <p>Using the wave-speed estimate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> determined in Step 3, the initial state <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is identified from the zero-input boundary observations collected over <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
        <p>Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> U </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the boundary observation on this interval is generated only by the free evolution of the unknown initial states. By the truncated modal representation of the zero-input response, and replacing the unknown wave speed <inline-formula><mml:math><mml:mi> c </mml:mi></mml:math></inline-formula> by its estimate <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we approximate the observation data by </p>
        <disp-formula id="FD102">
          <label>(3.39)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </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>n</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>P</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:munderover>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>cos</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ω</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mo>*</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>B</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>sin</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ω</mml:mi>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mo>*</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>t</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:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>1.</mml:mn>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Here <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> denotes the number of physical modes retained for the identification of the initial states, and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the real modal coefficients to be determined.</p>
        <p>Let</p>
        <disp-formula id="FD103">
          <label>(3.40)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Y</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mo>⋮</mml:mo>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>t</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>N</mml:mi>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>−</mml:mo>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>and define the unknown coefficient vector </p>
        <disp-formula id="FD104">
          <label>(3.41)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Θ</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable columnalign="left">
                        <mml:mtr columnalign="left">
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>A</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>B</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>A</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>B</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mo>⋯</mml:mo>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>A</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>P</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mi>B</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>P</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>⊤</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>P</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>We construct the matrix </p>
        <disp-formula id="FD105">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
              <mml:mo>∈</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>N</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:msub>
                  <mml:mo>×</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>P</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>by </p>
        <disp-formula id="FD106">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                <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:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>cos</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                <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:mi>n</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>sin</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>t</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>for </p>
        <disp-formula id="FD107">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mo>⋯</mml:mo>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>−</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>n</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:msub>
                <mml:mi>P</mml:mi>
                <mml:mi>i</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Then the identification of the coefficients <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is reduced to the overdetermined linear system </p>
        <disp-formula id="FD108">
          <label>(3.42)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
              <mml:mi>Θ</mml:mi>
              <mml:mo>≈</mml:mo>
              <mml:mi>Y</mml:mi>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Equivalently, <inline-formula><mml:math><mml:mi> Θ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is obtained by solving the linear least-squares problem </p>
        <disp-formula id="FD109">
          <label>(3.43)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>min</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>Θ</mml:mi>
                  <mml:mo>∈</mml:mo>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>ℝ</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>P</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                      <mml:mi>Θ</mml:mi>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>Y</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Since the underlying initial-state identification problem is ill-posed, the discretized least-squares system may be severely ill-conditioned and sensitive to measurement noise and numerical errors. Therefore, we solve the above system by truncated singular value decomposition. Let</p>
        <disp-formula id="FD110">
          <label>(3.44)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Ψ</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>U</mml:mi>
              <mml:mi>Σ</mml:mi>
              <mml:msup>
                <mml:mi>V</mml:mi>
                <mml:mo>⊤</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>r</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>⊤</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mtext>rank</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                <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> σ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo><mml:mo> ≥ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> r </mml:mi></mml:msub><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the nonzero singular values of Ψ. For a given truncation index <inline-formula><mml:math><mml:mi> K </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the TSVD regularized solution is </p>
        <disp-formula id="FD111">
          <label>(3.45)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mi>K</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>K</mml:mi>
              </mml:munderover>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>⊤</mml:mo>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mi>Y</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>σ</mml:mi>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:msub>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The truncation index is selected by the generalized cross-validation criterion</p>
        <disp-formula id="FD112">
          <label>(3.46)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>K</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mtext>arg</mml:mtext>
              <mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtext>min</mml:mtext>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mo>≤</mml:mo>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:munder>
              <mml:mtext>G</mml:mtext>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mi>V</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>K</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>where</p>
        <disp-formula id="FD113">
          <label>(3.47)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:mtext>GCV</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>K</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mfrac>
                <mml:mrow>
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>‖</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>Ψ</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>Θ</mml:mi>
                            <mml:mi>K</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>‖</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msubsup>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>N</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mi>K</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:mfrac>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>The final regularized coefficient vector is then defined as </p>
        <disp-formula id="FD114">
          <label>(3.48)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>K</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msup>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Writing</p>
        <disp-formula id="FD115">
          <label>(3.49)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msup>
                <mml:mi>Θ</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtable columnalign="left">
                        <mml:mtr columnalign="left">
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>A</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>B</mml:mi>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>A</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>B</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mo>⋯</mml:mo>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>A</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>P</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                          <mml:mtd columnalign="left">
                            <mml:mrow>
                              <mml:msubsup>
                                <mml:mi>B</mml:mi>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>P</mml:mi>
                                    <mml:mi>i</mml:mi>
                                  </mml:msub>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>*</mml:mo>
                              </mml:msubsup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mtd>
                        </mml:mtr>
                      </mml:mtable>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>⊤</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>we obtain the identified initial displacement and velocity as</p>
        <disp-formula id="FD116">
          <label>(3.50)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>P</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mi>cos</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>and</p>
        <disp-formula id="FD117">
          <label>(3.51)</label>
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>u</mml:mi>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>:</mml:mo>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:munderover>
                <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                  <mml:mo>∑</mml:mo>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>=</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>P</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                  </mml:msub>
                </mml:mrow>
              </mml:munderover>
              <mml:mtext>
                 
              </mml:mtext>
              <mml:msub>
                <mml:mi>ω</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:msup>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msup>
              <mml:msubsup>
                <mml:mi>B</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>*</mml:mo>
              </mml:msubsup>
              <mml:mi>cos</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>.</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>Indeed, in the representation</p>
        <disp-formula id="FD118">
          <mml:math>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>cos</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:msub>
                <mml:mi>B</mml:mi>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mi>sin</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:msub>
                    <mml:mi>ω</mml:mi>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msub>
                  <mml:msup>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                    <mml:mo>*</mml:mo>
                  </mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>,</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <p>the coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> corresponds to the <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -th modal coefficient of the initial displacement, while <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:msub><mml:mi> B </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> corresponds to the <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> -th modal coefficient of the initial velocity. Hence, the above formulas provide the finite-dimensional identifications of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </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> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Error Analysis</title>
      <p>This section investigates the deterministic perturbation arising in the matrix-pencil identification of the spectral quantities in Step 1. The zero-input boundary observation is represented by an infinite modal expansion, whereas the matrix-pencil procedure operates on a finite exponential sequence. Consequently, truncating the modal expansion introduces a residual term into the sampled data and perturbs the associated shifted Hankel matrices. By combining the uniform truncation estimate established in Theorem 3.1 with perturbation results for Moore-Penrose inverses and matrix eigenvalues, we derive explicit bounds for the identified discrete poles and their corresponding continuous-time characteristic exponents.</p>
      <p>Unlike the classical finite-dimensional exponential model with stochastic measurement noise, the perturbation considered here is generated by the neglected spectral tail of an infinite-dimensional boundary response. The analysis, therefore, quantifies how the finite-modal approximation propagates through the matrix-pencil identification.</p>
      <p>Recall that the observation is sampled uniformly on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at </p>
      <disp-formula id="FD119">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mi>i</mml:mi>
            <mml:mi>Δ</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>i</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>N</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>Δ</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>N</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The discrete observation model obtained in Step 1 is</p>
      <disp-formula id="FD120">
        <label>(4.1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:munderover>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ε</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>i</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>N</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where </p>
      <disp-formula id="FD121">
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>±</mml:mo>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>±</mml:mo>
            </mml:msubsup>
            <mml:msup>
              <mml:mtext>e</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>±</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mi>k</mml:mi>
              <mml:mo>±</mml:mo>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mtext>e</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>±</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>ε</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mi>M</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>t</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>Define the ideal finite exponential sequence by</p>
      <disp-formula id="FD122">
        <label>(4.2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:munderover>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Then</p>
      <disp-formula id="FD123">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </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:msub>
              <mml:mi>ε</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Because the initial state is real-valued, the two spectral branches occur in conjugate pairs. Provided that the sampled poles are mutually distinct, the retained <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> physical modes generate </p>
      <disp-formula id="FD124">
        <label>(4.3)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>P</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:mi>M</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>nonzero discrete poles. The pencil parameter is assumed to satisfy </p>
      <disp-formula id="FD125">
        <label>(4.4)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>P</mml:mi>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mi>L</mml:mi>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>N</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>P</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Theorem 3.1 gives the uniform estimate </p>
      <disp-formula id="FD126">
        <label>(4.5)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:munder>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>max</mml:mtext>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>N</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:munder>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ε</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> C </mml:mi><mml:mo> &gt; </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the same constant as that appearing in Theorem 3.1 and is independent of <inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> X </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> X </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote the shifted Hankel matrices formed from the ideal sequence <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><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:mrow><mml:mo> } </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be the corresponding matrices constructed from <inline-formula><mml:math><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> 0 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Specifically, </p>
      <disp-formula id="FD127">
        <label>(4.6)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋯</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋯</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋮</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋮</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋱</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋮</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>N</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>N</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋯</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>N</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtable>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋯</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋯</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋮</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋮</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋱</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋮</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                  <mml:mtr>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>N</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>N</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mi>L</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mo>⋯</mml:mo>
                    </mml:mtd>
                    <mml:mtd>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>N</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mtd>
                  </mml:mtr>
                </mml:mtable>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are defined analogously by replacing <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> with <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> . Hence,</p>
      <disp-formula id="FD128">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>Y</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>Y</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℂ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>×</mml:mo>
                <mml:mi>L</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><bold>Theorem 4.1 (Perturbation bounds for the shifted Hankel matrices)</bold><italic>Let</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> L </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>satisfy</italic> (4.4),<italic>and define</italic></p>
      <disp-formula id="FD129">
        <label>(4.7)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
              <mml:mi>M</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>N</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>L</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Then</p>
      <disp-formula id="FD130">
        <label>(4.8)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>Y</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>F</mml:mtext>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
              <mml:mi>M</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>Y</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mtext>F</mml:mtext>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
              <mml:mi>M</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Consequently,</p>
      <disp-formula id="FD131">
        <label>(4.9)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>Y</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
              <mml:mi>M</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>j</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mn>1.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><italic>Proof</italic>. Each entry of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> X </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is one of the residual samples <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> . Since <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> X </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> contains <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> L </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> entries, (4.5) implies</p>
      <disp-formula id="FD132">
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>F</mml:mtext>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:munderover>
                  <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>p</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:munderover>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:munderover>
                  <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>q</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>L</mml:mi>
                </mml:munderover>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msub>
                                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                                  <mml:mi>Y</mml:mi>
                                </mml:mstyle>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:msub>
                                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                                  <mml:mi>X</mml:mi>
                                </mml:mstyle>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                              </mml:msub>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>p</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>q</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mi>L</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>max</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>≤</mml:mo>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>≤</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>N</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:munder>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>ε</mml:mi>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>C</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mi>L</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>N</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>L</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Taking square roots proves the first estimate in (4.8). The estimate for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> X </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> follows from the same argument. Finally, the spectral norm is bounded above by the Frobenius norm, which gives (4.9). </p>
      <p>Under the distinct-pole assumption and (4.4), the ideal Hankel matrix satisfies </p>
      <disp-formula id="FD133">
        <label>(4.10)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>rank</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>P</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Let</p>
      <disp-formula id="FD134">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>σ</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>σ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≥</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>be the singular values of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and let <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> P </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denote its rank-<inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> truncated SVD approximation. The analysis below assumes that the model-order selection in Step 1 identifies the correct number of discrete poles, namely,</p>
      <disp-formula id="FD135">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mo>^</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>P</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Define</p>
      <disp-formula id="FD136">
        <label>(4.11)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>τ</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>Y</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>Y</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>P</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>σ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>P</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> τ </mml:mi><mml:mi> P </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> if <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> equals the number of available singular values. Introduce the relative perturbation quantity </p>
      <disp-formula id="FD137">
        <label>(4.12)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ρ</mml:mi>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The ideal and perturbed matrix-pencil operators are defined by</p>
      <disp-formula id="FD138">
        <label>(4.13)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                <mml:mi>A</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>0</mml:mn>
              <mml:mo>†</mml:mo>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                <mml:mi>Y</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>P</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>†</mml:mo>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                <mml:mi>Y</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mo> † </mml:mo></mml:math></inline-formula> denotes the Moore-Penrose inverse.</p>
      <p>Suppose that</p>
      <disp-formula id="FD139">
        <label>(4.14)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>Y</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>P</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>U</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mi>P</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Σ</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>V</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mtext>*</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Then</p>
      <disp-formula id="FD140">
        <label>(4.15)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                <mml:mi>V</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mi>P</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>Σ</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                <mml:mi>U</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mtext>*</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                <mml:mi>Y</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The nonzero eigenvalues of <inline-formula><mml:math><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mover accent="true"><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> coincide with those of the reduced matrix </p>
      <disp-formula id="FD141">
        <label>(4.16)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>Z</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mtext>E</mml:mtext>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>Σ</mml:mi>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msubsup>
            <mml:msubsup>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>U</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mi>P</mml:mi>
              <mml:mtext>*</mml:mtext>
            </mml:msubsup>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>Y</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>V</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mi>P</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ℂ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>P</mml:mi>
                <mml:mo>×</mml:mo>
                <mml:mi>P</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which is precisely the matrix employed in Step 1. Indeed, this follows from the fact that the products <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> B </mml:mi><mml:mi> C </mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> C </mml:mi><mml:mi> B </mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> have identical nonzero eigenvalues whenever their dimensions are compatible.</p>
      <p><bold>Theorem 4.2 (Perturbation estimate for the recovered discrete poles)</bold><italic>A</italic><italic>ssume that</italic></p>
      <disp-formula id="FD142">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ρ</mml:mi>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and that the ideal matrix-pencil operator is diagonalizable: </p>
      <disp-formula id="FD143">
        <label>(4.17)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>A</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mn>0</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
              <mml:mi>S</mml:mi>
            </mml:mstyle>
            <mml:mi>Λ</mml:mi>
            <mml:msup>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>S</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Define</p>
      <disp-formula id="FD144">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>κ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>S</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>S</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>S</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and</p>
      <disp-formula id="FD145">
        <label>(4.18)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>η</mml:mi>
              <mml:mi>A</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>φ</mml:mi>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                            <mml:mi>Y</mml:mi>
                          </mml:mstyle>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>φ</mml:mi>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mn>5</mml:mn>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Then</p>
      <disp-formula id="FD146">
        <label>(4.19)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mo>^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>η</mml:mi>
              <mml:mi>A</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Furthermore, after a suitable labeling of the estimated poles,</p>
      <disp-formula id="FD147">
        <label>(4.20)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo>^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>η</mml:mi>
              <mml:mi>z</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>j</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:mi>P</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where</p>
      <disp-formula id="FD148">
        <label>(4.21)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>η</mml:mi>
              <mml:mi>z</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>κ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                <mml:mi>S</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>η</mml:mi>
              <mml:mi>A</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>If</p>
      <disp-formula id="FD149">
        <label>(4.22)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>η</mml:mi>
              <mml:mi>z</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mtext>min</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>min</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>≤</mml:mo>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mo>≤</mml:mo>
                    <mml:mi>P</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:munder>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mtext>min</mml:mtext>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>≤</mml:mo>
                          <mml:mi>P</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>≠</mml:mo>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:munder>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>then every identified nonzero pole can be associated uniquely with one true pole.</p>
      <p><italic>Proof</italic>. Using the triangle inequality, the difference between the perturbed and ideal matrix-pencil operators can be decomposed as </p>
      <disp-formula id="FD150">
        <label>(4.23)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>A</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>P</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>†</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>†</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>P</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>†</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>†</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>†</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>By (4.11), Theorem 4.1, and the definition of <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> ,</p>
      <disp-formula id="FD151">
        <label>(4.24)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>P</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>P</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>τ</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Moreover,</p>
      <disp-formula id="FD152">
        <label>(4.25)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>Y</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>P</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>†</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Weyl’s singular-value perturbation inequality [<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>] yields </p>
      <disp-formula id="FD153">
        <label>(4.26)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>≥</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>Y</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>P</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>P</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≥</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Therefore,</p>
      <disp-formula id="FD154">
        <label>(4.27)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>†</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since</p>
      <disp-formula id="FD155">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>rank</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>Y</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>P</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mtext>rank</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>P</mml:mi>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>the same-rank perturbation estimate for Moore-Penrose inverses gives</p>
      <disp-formula id="FD156">
        <label>(4.28)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>P</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>†</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>†</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mi>φ</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>P</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>†</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msubsup>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>†</mml:mo>
                      </mml:msubsup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>Y</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>,</mml:mo>
                          <mml:mi>P</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                        </mml:mstyle>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>‖</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≤</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>φ</mml:mi>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mi>P</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>ρ</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Substitution of (4.9), (4.27), and (4.28) into (4.23) yields </p>
      <disp-formula id="FD157">
        <label>(4.29)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mo>^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>φ</mml:mi>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                            <mml:mi>Y</mml:mi>
                          </mml:mstyle>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>δ</mml:mi>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>ρ</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 proves (4.19).</p>
      <p>Applying the Bauer-Fike theorem [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>] to (4.17), every eigenvalue <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> of <inline-formula><mml:math><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mover accent="true"><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> satisfies</p>
      <disp-formula id="FD158">
        <label>(4.30)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>dist</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                  <mml:mo>^</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mtext>spec</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mn>0</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>κ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                <mml:mi>S</mml:mi>
              </mml:mstyle>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                        <mml:mo>^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                    </mml:mstyle>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold">
                        <mml:mi>A</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>‖</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>This proves (4.20) after a suitable labeling. Under condition (4.22), the perturbation disks centered at the distinct true poles are mutually disjoint and remain separated from the zero eigenvalue. Hence, the correspondence between the estimated and exact nonzero poles is unique. </p>
      <p><bold>Corollary 4.1 (Perturbation estimate for the characteristic exponents)</bold><italic>Let</italic></p>
      <disp-formula id="FD159">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mi>j</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>log</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>λ</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>j</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>log</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo>^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>Δ</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Assume that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> z </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> belong to the same analytic branch domain of the logarithm and that the line segment joining them does not intersect the origin or the selected branch cut. If </p>
      <disp-formula id="FD160">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>η</mml:mi>
              <mml:mi>z</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>&lt;</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>then</p>
      <disp-formula id="FD161">
        <label>(4.31)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>λ</mml:mi>
                    <mml:mo>^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>η</mml:mi>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>η</mml:mi>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>j</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:mi>P</mml:mi>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p><italic>Proof</italic>. The analytic logarithm satisfies </p>
      <disp-formula id="FD162">
        <label>(4.32)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>log</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>z</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>j</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>log</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mi>j</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mo>^</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                      </mml:msub>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>s</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mover accent="true">
                              <mml:mi>z</mml:mi>
                              <mml:mo>^</mml:mo>
                            </mml:mover>
                            <mml:mi>j</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>z</mml:mi>
                            <mml:mi>j</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since the characteristic exponents of the wave equation are purely imaginary,</p>
      <disp-formula id="FD163">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>λ</mml:mi>
              <mml:mi>j</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>λ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>−</mml:mo>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>i</mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mi>c</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mtext>i</mml:mtext>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>ω</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mi>c</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>}</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and therefore </p>
      <disp-formula id="FD164">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                  <mml:mi>j</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:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>λ</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mtext>Δ</mml:mtext>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1.</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD165">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>s</mml:mi>
            <mml:mo>∈</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD166">
        <label>(4.33)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>s</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>z</mml:mi>
                            <mml:mo>^</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mi>j</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:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>s</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mo>^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>≥</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>η</mml:mi>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>.</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>It follows from (4.32) that </p>
      <disp-formula id="FD167">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>log</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo>^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>log</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>|</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≤</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>η</mml:mi>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>η</mml:mi>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Dividing by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> proves (4.31).</p>
      <p><bold>Remark 4.1</bold><italic>The real</italic>-<italic>variable mean</italic>-<italic>value theorem used for positive real poles cannot be applied directly to the complex poles of the present wave equation</italic>.<italic>The integral representation</italic>(4.32)<italic>avoids this difficulty and explicitly accounts for the branch structure of the complex logarithm</italic>.</p>
      <p><bold>Remark 4.2</bold><italic>The condition</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mo> &lt; </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>ensures that the perturbation remains smalle</italic><italic>r than the weakest retained singular direction</italic>.<italic>As</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula><italic>approaches one</italic>,<italic>the upper bound for</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> † </mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ‖ </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>becomes large</italic>,<italic>and the matrix</italic>-<italic>pencil recovery becomes increasingly sensitive to the truncation residual</italic>.<italic>The quantities</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mi> P </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>and</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> κ </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><italic>further characterize the conditioning of the signal subspace and the eigenvalue problem</italic>,<italic>respectively</italic>.</p>
      <p><bold>Remark 4.3</bold><italic>For fixed</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>and</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> L </mml:mi></mml:math></inline-formula> ,<italic>the admissibility condition</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> M </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>restricts the allowable truncation level</italic>.<italic>Accordingly</italic>,<italic>the estimate</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> C </mml:mi><mml:msup><mml:mi> M </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>should be interpreted for feasible values of</italic><inline-formula><mml:math><mml:mi> M </mml:mi></mml:math></inline-formula> .<italic>Convergence of the complete discrete procedure as</italic><inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>would require the number of samples and the pencil dimension to increase simultaneously</italic>.</p>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>5. Numerical Simulation</title>
      <p>Representative numerical experiments are presented to assess the proposed boundary switching-control framework for the joint identification of the wave speed and non-generic initial states in one-dimensional wave equations. The numerical study focuses on reconstruction accuracy, computational performance, and stability under measurement noise. All numerical computations are implemented on the MATLAB R2025b platform, and all calculated results are rounded to four decimal places for consistency. Considering that boundary measurement data in practical engineering are inevitably affected by sensor noise, environmental interference, and other factors, this study adopts multiplicative Gaussian white noise to simulate real measurement errors. The generation formula of noisy observation data is: </p>
      <disp-formula id="FD168">
        <label>(5.1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mi>δ</mml:mi>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>y</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>t</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:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>δ</mml:mi>
                <mml:mo>⋅</mml:mo>
                <mml:mi>ξ</mml:mi>
              </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:mi> δ </mml:mi></mml:math></inline-formula> specifies the relative noise amplitude, while <inline-formula><mml:math><mml:mi> ξ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is sampled from the uniform distribution on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Three typical cases are considered in the numerical experiments to comprehensively evaluate the performance of the proposed algorithm: the noise-free case (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), the low-noise case (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>i</italic>.<italic>e</italic>., 0.5% relative noise), and the high-noise case (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.01 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>i</italic>.<italic>e</italic>., 1% relative noise). For each nonzero noise level, 50 independent Monte Carlo trials are performed, and the reported errors are given as the mean values with standard deviations.</p>
      <p>The numerical investigation considers a one-dimensional wave equation subject to a controlled Neumann boundary condition at the left endpoint and a Robin boundary condition at the right endpoint. The reference wave speed is prescribed as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , and the Robin coefficient at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is fixed at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> q </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The theoretical eigenvalues of the first three odd-order modes of the system under the given boundary conditions are <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.8603 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6.4373 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> ω </mml:mi><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 12.6453 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , respectively. To verify the identification ability of the algorithm for non-generic initial states (<italic>i</italic>.<italic>e</italic>., initial states orthogonal to partial eigenfunctions of the system), the constructed initial displacement and initial velocity are strictly orthogonal to all even-order eigenfunctions, with the specific forms: </p>
      <disp-formula id="FD169">
        <label>(5.2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>{</mml:mo>
              <mml:mtable columnalign="left">
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>0</mml:mn>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>cos</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ω</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mi>cos</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ω</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:mi>cos</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ω</mml:mi>
                          <mml:mn>5</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
                <mml:mtr>
                  <mml:mtd>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                    <mml:mi>cos</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ω</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>40</mml:mn>
                    <mml:mi>cos</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>ω</mml:mi>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>.</mml:mo>
                  </mml:mtd>
                </mml:mtr>
              </mml:mtable>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The synthetic boundary observation <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ; </mml:mo><mml:mi> U </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msubsup><mml:mo> , </mml:mo><mml:msubsup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is generated by solving the forward problem (1.1) with a leapfrog finite-difference scheme. The spatial interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is partitioned into 200 equal subintervals, yielding 201 grid points and a spatial mesh size of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The temporal step used in the forward solver is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.0005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . These discretization parameters satisfy the Courant-Friedrichs-Lewy stability requirement and therefore provide a stable numerical approximation of the forward solution.</p>
      <p>For the inverse identification, the observation times are specified as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </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:mn> 0.1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4.1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 8.1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the control-switching instant. The resulting zero-input and controlled observation intervals, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , have the same duration. The boundary data on both intervals are sampled uniformly with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . In all numerical examples, the sampling interval <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> Δ </mml:mtext><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is chosen sufficiently small to satisfy the no-aliasing condition (3.25), which guarantees that the identified continuous-time exponents are free of aliasing ambiguity. Because both endpoints of each interval are included, the corresponding numbers of samples are <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 801 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . For the matrix-pencil computation in Step 1, the pencil parameter is chosen as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 267 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , which satisfies the admissibility requirement <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> P </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:mi> L </mml:mi><mml:mo> ≤ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> N </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> P </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the retained number <inline-formula><mml:math><mml:mi> P </mml:mi></mml:math></inline-formula> of discrete poles.</p>
      <p>Under the foregoing numerical settings, synthetic boundary measurements are generated by solving the forward problem with the finite-difference scheme and recording <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> y </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The proposed identification procedure is then applied to the sampled data following Steps 1 - 4. For the noise-free data, the algorithm produces deterministic estimates of the wave speed and the initial states. For the noisy cases with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.005 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> δ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.01 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the same procedure is repeated over 50 independent noise realizations, and the reported quantitative errors are given by the corresponding Monte Carlo means and standard deviations. The numerical results are presented below through the objective function for wave speed identification, the controlled residual fitting, the reconstructions of the initial displacement and velocity, and the associated error statistics. The numerical performance is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig1">Figures 1-4</xref>, and the corresponding relative errors are summarized in <bold>Table 1</bold>.</p>
      <fig id="fig1">
        <label>Figure 1</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/8104981-rId1257.jpeg?20260921040736" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 1</bold><bold>.</bold> Objective function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> J </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for wave speed identification.</p>
      <p><xref ref-type="fig" rid="fig1">Figure 1</xref> displays the objective function <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> J </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> c </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the representative realizations under different noise levels. In all cases, the minimum is located close to the true value <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mo> * </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This confirms that the controlled residual contains sufficient information to identify the wave speed.</p>
      <p><xref ref-type="fig" rid="fig2">Figure 2</xref> compares the residual extracted from the observation data with the fitted controlled response. In the noise-free case, the two curves almost coincide. When noise is present, the residual data fluctuate around the fitted curve, while the main deterministic trend is still accurately captured. This demonstrates the validity of the controlled residual fitting used in Step 3.</p>
      <p>Following the identification of the wave speed, the regularized least-squares method described in Step 4 is applied to the uncontrolled boundary observation to recover the initial displacement and velocity. The corresponding reconstruction results are presented in <xref ref-type="fig" rid="fig3">Figure 3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig4">Figure 4</xref>, respectively. The reconstructed curves are close to the exact initial states for all three noise levels. As expected, the reconstruction error increases as the noise level becomes larger.</p>
      <fig id="fig2">
        <label>Figure 2</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/8104981-rId1264.jpeg?20260921040735" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 2</bold><bold>.</bold> Controlled residual fitting on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> T </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <fig id="fig3">
        <label>Figure 3</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/8104981-rId1267.jpeg?20260921040736" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 3</bold><bold>.</bold> Reconstruction of the initial displacement <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> under different noise levels.</p>
      <fig id="fig4">
        <label>Figure 4</label>
        <graphic xlink:href="https://html.scirp.org/file/8104981-rId1270.jpeg?20260921040736" />
      </fig>
      <p><bold>Figure 4</bold><bold>.</bold> Reconstruction of the initial velocity <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> under different noise levels.</p>
      <p>The reconstruction accuracy is quantified by the following relative-error measures: </p>
      <disp-formula id="FD170">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mi>c</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>c</mml:mi>
                      <mml:mo>*</mml:mo>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>c</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                  <mml:mi>c</mml:mi>
                  <mml:mo>|</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD171">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>0</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>,</mml:mo>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:msub>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mo>*</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>‖</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>.</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>All numerical results are reported as either single representative realizations or Monte Carlo averages with standard deviations, depending on the noise level.</p>
      <p><bold>Table 1</bold><bold>.</bold> Reconstruction errors under different noise levels.</p>
      <table-wrap id="tbl1">
        <label>Table 1</label>
        <table>
          <tbody>
            <tr>
              <td>
                Noise Level
                <inline-formula>
                  <mml:math>
                    <mml:mi>δ</mml:mi>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                        <mml:mtext>*</mml:mtext>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>10</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>E</mml:mi>
                        <mml:mi>c</mml:mi>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>10</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>E</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
              <td>
                <inline-formula>
                  <mml:math>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>10</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>E</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>u</mml:mi>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                    </mml:mrow>
                  </mml:math>
                </inline-formula>
              </td>
            </tr>
            <tr>
              <td>0</td>
              <td>1.0016</td>
              <td>1.57</td>
              <td>2.82</td>
              <td>3.68</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>0.005</td>
              <td>1.0023 ± 0.0036</td>
              <td>3.27 ± 2.73</td>
              <td>6.47 ± 5.61</td>
              <td>7.91 ± 6.63</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>0.01</td>
              <td>1.001 ± 0.0074</td>
              <td>5.96 ± 4.37</td>
              <td>12.03 ± 8.70</td>
              <td>14.35 ± 10.15</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
      <p>The quantitative results are summarized in <bold>Table 1</bold>. In the noise-free case, the remaining errors mainly come from the finite difference discretization, modal truncation, and regularization. The recovered wave speed is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1.0016 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , with relative error 1.5699 × 10<sup>−</sup><sup>3</sup>. For noisy data, the mean relative error of the recovered wave speed increases from 3.27 × 10<sup>−</sup><sup>3</sup> at 0.5% noise to 5.9614 × 10<sup>−</sup><sup>3</sup> at 1% noise. The same increasing trend is observed for the reconstruction errors of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> u </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> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Several conclusions can be drawn from these numerical results. First, the wave speed is identified accurately in all three cases. Even for 1% multiplicative noise, the mean relative error of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> c </mml:mi><mml:mtext> * </mml:mtext></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> remains below 0.60%. Second, the reconstruction of the initial displacement is stable under moderate noise, with the mean relative error increasing from 2.8151% in the noise-free case to 6.4747% for 0.5% noise and 12.0280% for 1% noise. Third, the reconstruction of the initial velocity is slightly less accurate, with the mean relative error increasing from 3.6767% in the noise-free case to 7.9095% for 0.5% noise and 14.3520% for 1% noise. This is consistent with the fact that velocity reconstruction is more sensitive to noise and high-frequency components.</p>
      <p>Overall, the simulations show that the proposed method can simultaneously identify the wave speed and reconstruct non-generic initial states from finite-time boundary observations. The numerical results also demonstrate the stability of the method under moderate measurement noise.</p>
    </sec>
    <sec id="sec6">
      <title>6. Conclusions</title>
      <p>This study addressed the simultaneous recovery of the wave speed and non-generic initial states for a one-dimensional wave equation from boundary measurements collected over a finite time horizon. A boundary switching strategy was introduced to separate the observation process into a zero-input stage and a controlled stage. During the zero-input stage, the matrix-pencil method was employed to recover the relevant spectral information from the boundary response. The wave speed was subsequently determined by fitting the controlled residual through a bounded one-dimensional nonlinear least-squares problem. Once the wave speed had been estimated, the initial displacement and velocity were reconstructed from the zero-input measurements using a regularized least-squares formulation.</p>
      <p>The proposed method separates the identification of the wave speed from the reconstruction of the initial states, which improves the stability of the inverse procedure and makes the approach suitable for non-generic initial data. Numerical experiments based on finite difference-generated observations show that the method can accurately recover the wave speed and reconstruct both initial states. The Monte Carlo results under multiplicative noise further demonstrate the robustness of the algorithm, with reconstruction errors increasing consistently as the noise level grows.</p>
      <p>Further research will investigate extensions of the present framework to wave equations with spatially varying coefficients, broader classes of boundary conditions, and multidimensional configurations.</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Li, X. and Zhao, Y. (2025) The Identification of Parameter in a Finite Set under One-Bit Quantized Observations. <italic>Automatica</italic>, 180, Article 112467. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2025.112467 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2025.112467</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2025.112467">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2025.112467</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Li, X.</string-name>
              <string-name>Zhao, Y.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>The Identification of Parameter in a Finite Set under One-Bit Quantized Observations</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>180</volume>
            <elocation-id>112467</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2025.112467</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Perrusquía, A., Garrido, R. and Yu, W. (2022) Stable Robot Manipulator Parameter Identification: A Closed-Loop Input Error Approach. <italic>Automatica</italic>, 141, Article 110294. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2022.110294 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2022.110294</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2022.110294">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2022.110294</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Garrido, R.</string-name>
              <string-name>Yu, W.</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>Stable Robot Manipulator Parameter Identification: A Closed-Loop Input Error Approach</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>141</volume>
            <elocation-id>110294</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2022.110294</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Victor, S., Mayoufi, A., Malti, R., Chetoui, M. and Aoun, M. (2022) System Identification of MISO Fractional Systems: Parameter and Differentiation Order Estimation. <italic>Automatica</italic>, 141, Article 110268. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2022.110268 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2022.110268</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2022.110268">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2022.110268</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Victor, S.</string-name>
              <string-name>Mayoufi, A.</string-name>
              <string-name>Malti, R.</string-name>
              <string-name>Chetoui, M.</string-name>
              <string-name>Aoun, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>System Identification of MISO Fractional Systems: Parameter and Differentiation Order Estimation</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>141</volume>
            <elocation-id>110268</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2022.110268</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Li, H. and Zhang, K. (2022) Accurate and Fast Parameter Identification of Conditionally Gaussian Markov Jump Linear System with Input Control. <italic>Automatica</italic>, 137, Article 109928. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2021.109928 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2021.109928</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2021.109928">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2021.109928</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Li, H.</string-name>
              <string-name>Zhang, K.</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>Accurate and Fast Parameter Identification of Conditionally Gaussian Markov Jump Linear System with Input Control</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>137</volume>
            <elocation-id>109928</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2021.109928</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Cox, P.B. and Tóth, R. (2021) Linear Parameter-Varying Subspace Identification: A Unified Framework. <italic>Automatica</italic>, 123, Article 109296. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2020.109296 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2020.109296</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2020.109296">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2020.109296</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cox, P.B.</string-name>
            </person-group>
            <year>2021</year>
            <article-title>Linear Parameter-Varying Subspace Identification: A Unified Framework</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>123</volume>
            <elocation-id>109296</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2020.109296</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Ho, D., Hendeby, G. and Enqvist, M. (2026) On the Equivalence of Repartitioned MIMO IV Parameter Estimators. <italic>Automatica</italic>, 188, Article 112949. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2026.112949 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2026.112949</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2026.112949">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2026.112949</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ho, D.</string-name>
              <string-name>Hendeby, G.</string-name>
              <string-name>Enqvist, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>2026</year>
            <article-title>On the Equivalence of Repartitioned MIMO IV Parameter Estimators</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>188</volume>
            <elocation-id>112949</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2026.112949</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Mejari, M., Piga, D. and Bemporad, A. (2018) A Bias-Correction Method for Closed-Loop Identification of Linear Parameter-Varying Systems. <italic>Automatica</italic>, 87, 128-141. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2017.09.014 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2017.09.014</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2017.09.014">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2017.09.014</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Mejari, M.</string-name>
              <string-name>Piga, D.</string-name>
              <string-name>Bemporad, A.</string-name>
            </person-group>
            <year>2018</year>
            <article-title>A Bias-Correction Method for Closed-Loop Identification of Linear Parameter-Varying Systems</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>87</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2017.09.014</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Wang, Y. and Ding, F. (2016) Novel Data Filtering Based Parameter Identification for Multiple-Input Multiple-Output Systems Using the Auxiliary Model. <italic>Automatica</italic>, 71, 308-313. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2016.05.024 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2016.05.024</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2016.05.024">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2016.05.024</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Wang, Y.</string-name>
              <string-name>Ding, F.</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Novel Data Filtering Based Parameter Identification for Multiple-Input Multiple-Output Systems Using the Auxiliary Model</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>71</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2016.05.024</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Hasanov, A. and Baysal, O. (2016) Identification of Unknown Temporal and Spatial Load Distributions in a Vibrating Euler-Bernoulli Beam from Dirichlet Boundary Measured Data. <italic>Automatica</italic>, 71, 106-117. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2016.04.034 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2016.04.034</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2016.04.034">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2016.04.034</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Hasanov, A.</string-name>
              <string-name>Baysal, O.</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Identification of Unknown Temporal and Spatial Load Distributions in a Vibrating Euler-Bernoulli Beam from Dirichlet Boundary Measured Data</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>71</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2016.04.034</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B10">
        <label>10.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Hussein, M.S. and Lesnic, D. (2016) Simultaneous Determination of Time-Dependent Coefficients and Heat Source. <italic>International Journal for Computational Methods in Engineering Science and Mechanics</italic>, 17, 401-411. https://doi.org/10.1080/15502287.2016.1231241 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/15502287.2016.1231241</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/15502287.2016.1231241">https://doi.org/10.1080/15502287.2016.1231241</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Hussein, M.S.</string-name>
              <string-name>Lesnic, D.</string-name>
            </person-group>
            <year>2016</year>
            <article-title>Simultaneous Determination of Time-Dependent Coefficients and Heat Source</article-title>
            <source>International Journal for Computational Methods in Engineering Science and Mechanics</source>
            <volume>17</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/15502287.2016.1231241</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B11">
        <label>11.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Karafyllis, I., Krstic, M. and Chrysafi, K. (2019) Adaptive Boundary Control of Constant-Parameter Reaction-Diffusion PDEs Using Regulation-Triggered Finite-Time Identification. <italic>Automatica</italic>, 103, 166-179. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2019.01.028 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2019.01.028</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2019.01.028">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2019.01.028</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Karafyllis, I.</string-name>
              <string-name>Krstic, M.</string-name>
              <string-name>Chrysafi, K.</string-name>
            </person-group>
            <year>2019</year>
            <article-title>Adaptive Boundary Control of Constant-Parameter Reaction-Diffusion PDEs Using Regulation-Triggered Finite-Time Identification</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>103</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2019.01.028</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B12">
        <label>12.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Ramdani, K., Tucsnak, M. and Weiss, G. (2010) Recovering the Initial State of an Infinite-Dimensional System Using Observers. <italic>Automatica</italic>, 46, 1616-1625. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2010.06.032 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2010.06.032</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2010.06.032">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2010.06.032</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Ramdani, K.</string-name>
              <string-name>Tucsnak, M.</string-name>
              <string-name>Weiss, G.</string-name>
            </person-group>
            <year>2010</year>
            <article-title>Recovering the Initial State of an Infinite-Dimensional System Using Observers</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>46</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2010.06.032</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B13">
        <label>13.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Hasanoğlu, A.H. and Romanov, V.G. (2017) Introduction to Inverse Problems for Differential Equations. Springer International Publishing.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Romanov, V.G.</string-name>
            </person-group>
            <year>2017</year>
            <article-title>Introduction to Inverse Problems for Differential Equations</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B14">
        <label>14.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Bellassoued, M. (2004) Global Logarithmic Stability in Inverse Hyperbolic Problem by Arbitrary Boundary Observation. <italic>Inverse Problems</italic>, 20, 1033-1052. https://doi.org/10.1088/0266-5611/20/4/003 <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0266-5611/20/4/003</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1088/0266-5611/20/4/003">https://doi.org/10.1088/0266-5611/20/4/003</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bellassoued, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>2004</year>
            <article-title>Global Logarithmic Stability in Inverse Hyperbolic Problem by Arbitrary Boundary Observation</article-title>
            <source>Inverse Problems</source>
            <volume>20</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0266-5611/20/4/003</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B15">
        <label>15.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Liao, W. (2011) A Computational Method to Estimate the Unknown Coefficient in a Wave Equation Using Boundary Measurements. <italic>Inverse Problems in Science and Engineering</italic>, 19, 855-877. https://doi.org/10.1080/17415977.2011.559655 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/17415977.2011.559655</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/17415977.2011.559655">https://doi.org/10.1080/17415977.2011.559655</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Liao, W.</string-name>
            </person-group>
            <year>2011</year>
            <article-title>A Computational Method to Estimate the Unknown Coefficient in a Wave Equation Using Boundary Measurements</article-title>
            <source>Inverse Problems in Science and Engineering</source>
            <volume>19</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/17415977.2011.559655</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B16">
        <label>16.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Lamarque, M., Bhan, L., Shi, Y. and Krstic, M. (2025) Adaptive Neural-Operator Backstepping Control of a Benchmark Hyperbolic PDE. <italic>Automatica</italic>, 177, Article 112329. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2025.112329 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2025.112329</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2025.112329">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2025.112329</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Lamarque, M.</string-name>
              <string-name>Bhan, L.</string-name>
              <string-name>Shi, Y.</string-name>
              <string-name>Krstic, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Adaptive Neural-Operator Backstepping Control of a Benchmark Hyperbolic PDE</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>177</volume>
            <elocation-id>112329</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2025.112329</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B17">
        <label>17.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Feng, X., Lenhart, S., Protopopescu, V., Rachele, L. and Sutton, B. (2003) Identification Problem for the Wave Equation with Neumann Data Input and Dirichlet Data Observations. <italic>Nonlinear Analysis</italic>: <italic>Theory</italic>, <italic>Methods &amp; Applications</italic>, 52, 1777-1795. https://doi.org/10.1016/s0362-546x(02)00295-x <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0362-546x(02)00295-x</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/s0362-546x(02)00295-x">https://doi.org/10.1016/s0362-546x(02)00295-x</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Feng, X.</string-name>
              <string-name>Lenhart, S.</string-name>
              <string-name>Protopopescu, V.</string-name>
              <string-name>Rachele, L.</string-name>
              <string-name>Sutton, B.</string-name>
              <string-name>Theory, M</string-name>
            </person-group>
            <year>2003</year>
            <article-title>Identification Problem for the Wave Equation with Neumann Data Input and Dirichlet Data Observations</article-title>
            <source>Nonlinear Analysis: Theory</source>
            <volume>52</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0362-546x(02)00295-x</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B18">
        <label>18.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Benabdelhadi, A., Giri, F., Ahmed-Ali, T., Krstic, M., El Fadil, H. and Chaoui, F. (2021) Adaptive Observer Design for Wave PDEs with Nonlinear Dynamics and Parameter Uncertainty. <italic>Automatica</italic>, 123, Article 109295. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2020.109295 <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2020.109295</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1016/j.automatica.2020.109295">https://doi.org/10.1016/j.automatica.2020.109295</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Benabdelhadi, A.</string-name>
              <string-name>Giri, F.</string-name>
              <string-name>Ahmed-Ali, T.</string-name>
              <string-name>Krstic, M.</string-name>
              <string-name>Fadil, H.</string-name>
              <string-name>Chaoui, F.</string-name>
            </person-group>
            <year>2021</year>
            <article-title>Adaptive Observer Design for Wave PDEs with Nonlinear Dynamics and Parameter Uncertainty</article-title>
            <source>Automatica</source>
            <volume>123</volume>
            <elocation-id>109295</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2020.109295</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B19">
        <label>19.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Guo, W. and Guo, B. (2013) Parameter Estimation and Non-Collocated Adaptive Stabilization for a Wave Equation Subject to General Boundary Harmonic Disturbance. <italic>IEEE Transactions on Automatic Control</italic>, 58, 1631-1643. https://doi.org/10.1109/tac.2013.2239003 <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/tac.2013.2239003</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1109/tac.2013.2239003">https://doi.org/10.1109/tac.2013.2239003</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Guo, W.</string-name>
              <string-name>Guo, B.</string-name>
            </person-group>
            <year>2013</year>
            <article-title>Parameter Estimation and Non-Collocated Adaptive Stabilization for a Wave Equation Subject to General Boundary Harmonic Disturbance</article-title>
            <source>IEEE Transactions on Automatic Control</source>
            <volume>58</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/tac.2013.2239003</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B20">
        <label>20.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Dang, T.D., Nguyen, L.H. and Vu, H.T.T. (2024) Determining Initial Conditions for Nonlinear Hyperbolic Equations with Time Dimensional Reduction and the Carleman Contraction Principle. <italic>Inverse Problems</italic>, 40, Article 125021. https://doi.org/10.1088/1361-6420/ad9498 <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6420/ad9498</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1088/1361-6420/ad9498">https://doi.org/10.1088/1361-6420/ad9498</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Dang, T.D.</string-name>
              <string-name>Nguyen, L.H.</string-name>
              <string-name>Vu, H.T.T.</string-name>
            </person-group>
            <year>2024</year>
            <article-title>Determining Initial Conditions for Nonlinear Hyperbolic Equations with Time Dimensional Reduction and the Carleman Contraction Principle</article-title>
            <source>Inverse Problems</source>
            <volume>40</volume>
            <elocation-id>125021</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6420/ad9498</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B21">
        <label>21.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Yamamoto, M. (1995) Stability, Reconstruction Formula and Regularization for an Inverse Source Hyperbolic Problem by a Control Method. <italic>Inverse Problems</italic>, 11, 481-496. https://doi.org/10.1088/0266-5611/11/2/013 <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0266-5611/11/2/013</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1088/0266-5611/11/2/013">https://doi.org/10.1088/0266-5611/11/2/013</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Yamamoto, M.</string-name>
              <string-name>Stability, R</string-name>
            </person-group>
            <year>1995</year>
            <article-title>Stability, Reconstruction Formula and Regularization for an Inverse Source Hyperbolic Problem by a Control Method</article-title>
            <source>Inverse Problems</source>
            <volume>11</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0266-5611/11/2/013</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B22">
        <label>22.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Avdonin, S. and Belishev, M. (1996) Boundary Control and Dynamical Inverse Problem for Nonselfadjoint Sturm-Liouville Operator (BC-Method). <italic>Control and Cybernetics</italic>, 25, 429-440.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Avdonin, S.</string-name>
              <string-name>Belishev, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>1996</year>
            <article-title>Boundary Control and Dynamical Inverse Problem for Nonselfadjoint Sturm-Liouville Operator (BC-Method)</article-title>
            <source>Control and Cybernetics</source>
            <volume>25</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B23">
        <label>23.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Chang, J.D. and Guo, B.Z. (2008) Application of Ingham-Beurling-Type Theorems to Coefficient Identifiability of Vibrating Systems: Finite Time Identifiability. <italic>Differential and Integral Equations</italic>, 21, 1037-1054. https://doi.org/10.57262/die/1355502293 <pub-id pub-id-type="doi">10.57262/die/1355502293</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.57262/die/1355502293">https://doi.org/10.57262/die/1355502293</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Chang, J.D.</string-name>
              <string-name>Guo, B.Z.</string-name>
            </person-group>
            <year>2008</year>
            <article-title>Application of Ingham-Beurling-Type Theorems to Coefficient Identifiability of Vibrating Systems: Finite Time Identifiability</article-title>
            <source>Differential and Integral Equations</source>
            <volume>21</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.57262/die/1355502293</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B24">
        <label>24.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Titchmarsh, E.C. (1948) Introduction to the Theory of Fourier Integrals. 2nd Edition, Clarendon Press.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Titchmarsh, E.C.</string-name>
              <string-name>Edition, C</string-name>
            </person-group>
            <year>1948</year>
            <article-title>Introduction to the Theory of Fourier Integrals</article-title>
            <source>2nd Edition</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B25">
        <label>25.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Isakov, V. (1998) Inverse Problems for Partial Differential Equations. Springer.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Isakov, V.</string-name>
            </person-group>
            <year>1998</year>
            <article-title>Inverse Problems for Partial Differential Equations</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B26">
        <label>26.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Kirsch, A. (1999) An Introduction to the Mathematical Theory of Inverse Problems. Springer.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Kirsch, A.</string-name>
            </person-group>
            <year>1999</year>
            <article-title>An Introduction to the Mathematical Theory of Inverse Problems</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B27">
        <label>27.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Guo, B.Z., Tan, Z.Q. and Zhao, R.X. (2025) Adaptive Observer for a Coupled Ode-Wave PDE System. <italic>International Journal of Systems Science</italic>, 56, 2945-2957. https://doi.org/10.1080/00207721.2025.2466051 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207721.2025.2466051</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/00207721.2025.2466051">https://doi.org/10.1080/00207721.2025.2466051</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Guo, B.Z.</string-name>
              <string-name>Tan, Z.Q.</string-name>
              <string-name>Zhao, R.X.</string-name>
            </person-group>
            <year>2025</year>
            <article-title>Adaptive Observer for a Coupled Ode-Wave PDE System</article-title>
            <source>International Journal of Systems Science</source>
            <volume>56</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207721.2025.2466051</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B28">
        <label>28.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Yuan, G. (2015) Determination of Two Kinds of Sources Simultaneously for a Stochastic Wave Equation. <italic>Inverse Problems</italic>, 31, Article 085003. https://doi.org/10.1088/0266-5611/31/8/085003 <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0266-5611/31/8/085003</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1088/0266-5611/31/8/085003">https://doi.org/10.1088/0266-5611/31/8/085003</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Yuan, G.</string-name>
            </person-group>
            <year>2015</year>
            <article-title>Determination of Two Kinds of Sources Simultaneously for a Stochastic Wave Equation</article-title>
            <source>Inverse Problems</source>
            <volume>31</volume>
            <elocation-id>085003</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0266-5611/31/8/085003</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B29">
        <label>29.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Guo, W. and Guo, B.Z. (2011) Parameter Estimation and Stabilisation for a One-Dimensional Wave Equation with Boundary Output Constant Disturbance and Non-Collocated Control. <italic>International Journal of Control</italic>, 84, 381-395. https://doi.org/10.1080/00207179.2011.557092 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207179.2011.557092</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/00207179.2011.557092">https://doi.org/10.1080/00207179.2011.557092</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Guo, W.</string-name>
              <string-name>Guo, B.Z.</string-name>
            </person-group>
            <year>2011</year>
            <article-title>Parameter Estimation and Stabilisation for a One-Dimensional Wave Equation with Boundary Output Constant Disturbance and Non-Collocated Control</article-title>
            <source>International Journal of Control</source>
            <volume>84</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207179.2011.557092</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B30">
        <label>30.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Nakamura, G., Vashisth, M. and Watanabe, M. (2021) Inverse Initial Boundary Value Problem for a Non-Linear Hyperbolic Partial Differential Equation. <italic>Inverse Problems</italic>, 37, Article 015012. https://doi.org/10.1088/1361-6420/abcd27 <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6420/abcd27</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1088/1361-6420/abcd27">https://doi.org/10.1088/1361-6420/abcd27</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Nakamura, G.</string-name>
              <string-name>Vashisth, M.</string-name>
              <string-name>Watanabe, M.</string-name>
            </person-group>
            <year>2021</year>
            <article-title>Inverse Initial Boundary Value Problem for a Non-Linear Hyperbolic Partial Differential Equation</article-title>
            <source>Inverse Problems</source>
            <volume>37</volume>
            <elocation-id>015012</elocation-id>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-6420/abcd27</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B31">
        <label>31.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Zhao, Z.X., Banda, M.K. and Guo, B.Z. (2020) Boundary Switch on/off Control Approach to Simultaneous Identification of Diffusion Coefficient and Initial State for One-Dimensional Heat Equation. <italic>Discrete and Continuous Dynamical Systems</italic>- <italic>B</italic>, 25, 2539-2554. https://doi.org/10.3934/dcdsb.2020021 <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/dcdsb.2020021</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3934/dcdsb.2020021">https://doi.org/10.3934/dcdsb.2020021</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Zhao, Z.X.</string-name>
              <string-name>Banda, M.K.</string-name>
              <string-name>Guo, B.Z.</string-name>
            </person-group>
            <year>2020</year>
            <article-title>Boundary Switch on/off Control Approach to Simultaneous Identification of Diffusion Coefficient and Initial State for One-Dimensional Heat Equation</article-title>
            <source>Discrete and Continuous Dynamical Systems-B</source>
            <volume>25</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.3934/dcdsb.2020021</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B32">
        <label>32.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Hua, Y.B. and Sarkar, T.K. (1990) Matrix Pencil Method for Estimating Parameters of Exponentially Damped/Undamped Sinusoids in Noise. <italic>IEEE Transactions on Aco</italic><italic>ustics</italic>, <italic>Speech</italic>, <italic>and Signal Processing</italic>, 38, 814-824. https://doi.org/10.1109/29.56027 <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/29.56027</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1109/29.56027">https://doi.org/10.1109/29.56027</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Hua, Y.B.</string-name>
              <string-name>Sarkar, T.K.</string-name>
              <string-name>Acoustics, S</string-name>
            </person-group>
            <year>1990</year>
            <article-title>Matrix Pencil Method for Estimating Parameters of Exponentially Damped/Undamped Sinusoids in Noise</article-title>
            <source>IEEE Transactions on Acoustics</source>
            <volume>38</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/29.56027</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B33">
        <label>33.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Stewart, G.W. (1977) On the Perturbation of Pseudo-Inverses, Projections and Linear Least Squares Problems. <italic>SIAM Review</italic>, 19, 634-662. https://doi.org/10.1137/1019104 <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/1019104</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1137/1019104">https://doi.org/10.1137/1019104</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Stewart, G.W.</string-name>
              <string-name>Pseudo-Inverses, P</string-name>
            </person-group>
            <year>1977</year>
            <article-title>On the Perturbation of Pseudo-Inverses, Projections and Linear Least Squares Problems</article-title>
            <source>SIAM Review</source>
            <volume>19</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1137/1019104</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B34">
        <label>34.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Bauer, F.L. and Fike, C.T. (1960) Norms and Exclusion Theorems. <italic>Numerische Mathematik</italic>, 2, 137-141. https://doi.org/10.1007/bf01386217 <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01386217</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1007/bf01386217">https://doi.org/10.1007/bf01386217</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Bauer, F.L.</string-name>
              <string-name>Fike, C.T.</string-name>
            </person-group>
            <year>1960</year>
            <article-title>Norms and Exclusion Theorems</article-title>
            <source>Numerische Mathematik</source>
            <volume>2</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01386217</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>