<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Archiving and Interchange DTD with MathML3 v1.3 20210610//EN" "JATS-archivearticle1-3-mathml3.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" dtd-version="1.3" xml:lang="en" article-type="research-article"><?properties manuscript?><processing-meta base-tagset="archiving" mathml-version="3.0" table-model="xhtml" tagset-family="jats"><restricted-by>pmc</restricted-by></processing-meta><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="nlm-journal-id">101778313</journal-id><journal-id journal-id-type="pubmed-jr-id">50584</journal-id><journal-id journal-id-type="nlm-ta">Stat Optim Inf Comput</journal-id><journal-id journal-id-type="iso-abbrev">Stat Optim Inf Comput</journal-id><journal-title-group><journal-title>Statistics, optimization &#x00026; information computing</journal-title></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2311-004X</issn><issn pub-type="epub">2310-5070</issn></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="pmid">40223819</article-id><article-id pub-id-type="pmc">11987674</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.19139/soic-2310-5070-2322</article-id><article-id pub-id-type="manuscript">HHSPA2060838</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Interior-point methods for monotone linear complementarity problems based on the new kernel function with applications to control tabular adjustment problem</article-title></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name><surname>Lesaja</surname><given-names>Goran</given-names></name><xref rid="A1" ref-type="aff">1</xref><xref rid="A4" ref-type="aff">4</xref><xref rid="CR1" ref-type="corresp">*</xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Oganian</surname><given-names>Anna</given-names></name><xref rid="A2" ref-type="aff">2</xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Williams</surname><given-names>Tifani</given-names></name><xref rid="A1" ref-type="aff">1</xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Iacob</surname><given-names>Ionut</given-names></name><xref rid="A1" ref-type="aff">1</xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Iqbal</surname><given-names>Mehtab</given-names></name><xref rid="A3" ref-type="aff">3</xref></contrib></contrib-group><aff id="A1"><label>1</label>Mathematical Sciences, Georgia Southern University, Statesboro, Georgia, USA</aff><aff id="A2"><label>2</label>National Center for Health Statistics, Centers for Disease Control and Prevention, Hyattsville, MD, USA</aff><aff id="A3"><label>3</label>Clemson University, Clemson, South Carolina, USA</aff><aff id="A4"><label>4</label>Corvinus Institute for Advanced Studies, Corvinus University, Budapest, Hungary</aff><author-notes><corresp id="CR1"><label>*</label>Correspondence to: Goran Lesaja (<email>goran@georgiasouthern.edu</email>). Mathematical Sciences, Georgia Southern University, Statesboro, Georgia 30458, USA.</corresp></author-notes><pub-date pub-type="nihms-submitted"><day>27</day><month>2</month><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="ppub"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="pmc-release"><day>11</day><month>4</month><year>2025</year></pub-date><volume>13</volume><issue>3</issue><fpage>900</fpage><lpage>921</lpage><abstract id="ABS1"><p id="P1">We present a feasible kernel-based interior point method (IPM) to solve the monotone linear complementarity problem (LCP) which is based on an eligible kernel function with a new logarithmic barrier term. This kernel function defines the new search direction and the neighborhood of the central path. We show the global convergence of the algorithm and derive the iteration bounds for short- and long-step versions of the algorithm.</p><p id="P2">We applied the method to solve a continuous Control Tabular Adjustment (CTA) problem which is an important Statistical Disclosure Limitation (SDL) model for protection of tabular data. Numerical results on a test example show that this algorithm is a viable option to the existing methods for solving continuous CTA problems. We also apply the algorithm to the set of randomly generated monotone LCPs showing that the initial implementation performs well on these instances of LCPs. However, this limited numerical testing is done for illustration purposes; an extensive numerical study is necessary to draw more definite conclusions on the behavior of the algorithm.</p></abstract><kwd-group><kwd>Linear Complementarity Problem</kwd><kwd>Short-step and Long-step Interior-Point Methods</kwd><kwd>Iteration Bounds</kwd><kwd>Polynomial Complexity</kwd><kwd>Control Tabular Adjustment Problem</kwd><kwd>90C33</kwd><kwd>90C51</kwd></kwd-group></article-meta></front><body><sec id="S1"><label>1.</label><title>Introduction</title><p id="P3">In this paper, we consider the monotone Linear Complementarity Problem (LCP) in the standard form: Given a positive semi-definite matrix <inline-formula><mml:math id="M1" display="inline"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and a vector <inline-formula><mml:math id="M2" display="inline"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, find a pair of vectors <inline-formula><mml:math id="M3" display="inline"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> such that
<disp-formula id="FD1">
<label>(1)</label>
<mml:math id="M4" display="block"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
where <inline-formula><mml:math id="M5" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> denotes the component-wise product of vectors <inline-formula><mml:math id="M6" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M7" display="inline"><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Monotone LCPs are commonly used for both theoretical and practical purposes. The importance of LCPs stems from the fact that Karush-Kuhn-Tucker (KKT) optimality conditions of important optimization problems such as Linear Optimization (LO) and Quadratic Optimization (QO) can be formulated as LCPs (see [<xref rid="R21" ref-type="bibr">21</xref>]). In addition, many important practical problems in game theory, engineering, economics, and optimal control can be formulated as LCPs, see [<xref rid="R16" ref-type="bibr">16</xref>, <xref rid="R20" ref-type="bibr">20</xref>].</p><p id="P4">Due to the theoretical and practical importance of LCPs, efficient methods for solving LCPs are of significant interest. The Interior-Point Methods (IPMs) have revolutionized optimization theory and practice in the last three decades and have been proven to be quite efficient in solving different classes of LCPs that were inaccessible or difficult to solve using simplex-type pivoting methods. The path-following IPMs are based on following a <italic toggle="yes">central path</italic> trajectory of the LCP approximately by staying within a predetermined neighborhood of the central path towards a solution of LCP. The main tool in this process is Newton&#x02019;s method which is used to determine the search direction at each iteration.</p><p id="P5">There are two types of path-following IPMs, IPMs with short-step updates at each iteration, and long-step updates at each iteration. Long-step IPMs take more aggressive steps that can deviate farther away from the central path, while short-step IPMs take more conservative steps staying closer to the central path. Most of the IPMs are based on the classical logarithmic barrier function [<xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>] that is stated in the sequel in <xref rid="FD7" ref-type="disp-formula">(7)</xref>. The long-step versions of these IPMs have <inline-formula><mml:math id="M8" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> iteration bound while short-step versions have <inline-formula><mml:math id="M9" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> iteration bound which is for order of magnitude better. However, in practice, the situation is the opposite, long-step IPMs perform much better than short-step IPMs. This is considered the <italic toggle="yes">irony</italic> of IPMs, the term coined by Renegar [<xref rid="R32" ref-type="bibr">32</xref>]. Throughout the years a considerable effort has been devoted to designing long-step IPMs with improved theoretical iteration bounds to reduce, or even close, the gap between the theoretical complexities of short- and long-step IPMs. Several approaches can be observed.</p><p id="P6">The first approach was to consider higher-order methods based on the classical logarithmic barrier function [<xref rid="R31" ref-type="bibr">31</xref>]. The second approach was the IPM developed by Ai and Zhang [<xref rid="R1" ref-type="bibr">1</xref>] which was based on two key ideas: a new wide neighborhood and the decomposition of Newton&#x02019;s directions into two components. In both of these approaches, the gap between short- and long-step versions of the IPMs was closed on the expense of more computational work.</p><p id="P7">The third approach was a fruitful idea of kernel-based IPMs introduced by Peng, Roos, and Terlaky [<xref rid="R29" ref-type="bibr">29</xref>] that led to long-step IPMs with an improved iteration bound. They considered the class of self-regular kernel functions (SRKFs). Subsequently, Bai, Roos, and El Ghami [<xref rid="R7" ref-type="bibr">7</xref>] introduced a different class of kernel functions, a class of eligible kernel functions (EKFs), and obtained a similar improvement for long-step IPMs for LO. These results were extended to <inline-formula><mml:math id="M10" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003ba;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>-LCPs in [<xref rid="R30" ref-type="bibr">30</xref>] for SRKFs and in [<xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>] for EKFs. For some instances of SRKFs and EKFs they obtained <inline-formula><mml:math id="M11" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">log</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> iteration bound for long-step IPMs which is a significant improvement when compared with <inline-formula><mml:math id="M12" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for long-step IPM based on the classical logarithmic kernel function.</p><p id="P8">In this paper, we introduce a new kernel function which is a modification of the classical logarithmic kernel function and show that it is EKF and SRKF. The general convergence analysis of the IPMs based on the general EKFs presented in [<xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>] is used to show the convergence of the IPM based on the new EKF. The iteration bounds for short- and long-step versions of the IPM are derived, which turns out to be as good as for the classical logarithmic kernel function.</p><p id="P9">It is also shown that the IPM developed in this paper provides an alternative efficient method to solve the Controlled Tabular Adjustment (CTA) problem [<xref rid="R24" ref-type="bibr">24</xref>] which is usually solved using the simplex method.</p><p id="P10">CTA is a method of Statistical Disclosure Limitation (SDL) that was first introduced in [<xref rid="R10" ref-type="bibr">10</xref>, <xref rid="R17" ref-type="bibr">17</xref>]. The SDL is an increasingly important area of research and practice for the statistical agencies that collect data from individuals or enterprises and then release it to the public, researchers, and policymakers for statistical analysis and research. Prior to such a release, the collected data have to undergo some SDL procedure in order to guarantee the privacy and confidentiality of data providers. The goals of such procedures are two-fold: minimize the risk of disclosure of confidential information about data providers and, at the same time, maximize the amount of released information, that is, maximize the utility of the data for the legitimate data users. These are conflicting goals and therefore SDL practice as a whole can be thought of as a search for the solution of complex and multifaceted optimization problem: maximize the utility of the released data, subject to some upper bound on disclosure risk. The way utility and risk are formulated depends on the scenario of data release and on the data format.</p><p id="P11">Data can be released in two basic formats: microdata - a collection of individual records, and tabular data - a table of cumulative data that is obtained from cross-tabulations of attributes from microdata. CTA is a perturbative method of protecting tabular data when a specified subset of its cells, called sensitive cells, must be modified to avoid the re-identification of an individual respondent. The goal of CTA is to guarantee that the modified value of a sensitive cell is outside of the <italic toggle="yes">disclosure interval</italic>- an interval that is determined by the data protector (usually a statistical agency). The remaining cells are minimally adjusted to satisfy table equations which usually represent the requirement that the sum of elements in each row and column should be constant and remain unchanged. Hence, the goal of CTA is to find the closest <italic toggle="yes">safe</italic> table to the original table with respect to the constraints outlined above. The closeness of the original and modified table is measured by the weighted distance between the tables with respect to a certain norm. Most commonly used norms are <inline-formula><mml:math id="M13" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M14" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> norms. Thus, the problem can be formulated as a minimization problem with the objective function being a particular weighted distance function and constraints being table equations and lower and upper bounds on the cell values. The <inline-formula><mml:math id="M15" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-CTA reduces to a Quadratic Optimization problem while the <inline-formula><mml:math id="M16" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-CTA is a convex but nonsmooth problem that can be reformulated as a Linear Optimization (LO) problem. However, the number of variables and inequality constraints doubles. Alternatively, in [<xref rid="R24" ref-type="bibr">24</xref>] a novel second-order cone (SOC) reformulation of <inline-formula><mml:math id="M17" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-CTA is proposed that does not increase the dimension of the problem as much. As it is shown in [<xref rid="R24" ref-type="bibr">24</xref>], conic reformulation of <inline-formula><mml:math id="M18" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-CTA is a viable alternative to LO reformulation of the problem.</p><p id="P12">For the sake of completeness, the general formulations of CTA and its various reformulations are given in the <xref rid="S25" ref-type="sec">Numerical Results</xref> section of the paper. The IPM developed in this paper is applied to an LO formulation of a CTA problem that appears as a test problem in [<xref rid="R24" ref-type="bibr">24</xref>] and several other papers. It is shown to work well confirming the fact that it is a viable alternative for solving continuous CTA. We also apply the algorithm to the small set of randomly generated monotone LCPs showing that the initial implementation performs well on these instances of LCPs. However, this limited numerical testing is done for illustration purposes. More sophisticated implementation, extensive numerical testing, and comparison to other methods are needed to draw more definite conclusions about the practical performance of the method and are subject of future research.</p><p id="P13">The outline of the paper is as follows. The generic barrier-based IPM is presented in <xref rid="S2" ref-type="sec">Section 2</xref>. The definitions of the kernel function, EKFs, and SRKFs are presented in <xref rid="S4" ref-type="sec">Section 3.1</xref>. The new kernel function and corresponding barrier function are discussed in <xref rid="S9" ref-type="sec">Section 3.2</xref>. The analysis of the algorithm based on the new kernel function and derivation of the iteration bounds for short- and long-step variants of the method are presented in <xref rid="S19" ref-type="sec">Section 4</xref>. The application of the method to a CTA problem and preliminary numerical results are presented in <xref rid="S25" ref-type="sec">Section 5</xref> and the concluding remarks are outlined in <xref rid="S34" ref-type="sec">Section 6</xref>.</p></sec><sec id="S2"><label>2.</label><title>Barrier-based IPMs</title><p id="P14">As already indicated in the previous section, in this paper we consider the monotone LCP in the standard form <xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">(1)</xref>. We assume that the LCP satisfies the interior-point condition (IPC), which means that there exists a point <inline-formula><mml:math id="M19" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math id="M20" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, indicating that the interior of the feasible region is not empty. The IPC can be assumed without loss of generality, since the original LCP can be embedded in the larger LCP with the known starting point as described in Section 5.1 in [<xref rid="R21" ref-type="bibr">21</xref>].</p><p id="P15">Most IPMs are based on the use of Newton&#x02019;s method. However, it is well-known using the direct application of Newton&#x02019;s method to the system <xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">(1)</xref> will most likely fail at the second equation called the <italic toggle="yes">complementarity equation</italic>. Hence, the idea is to replace the complementarity equation in <xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">(1)</xref> with a parametrized equation <inline-formula><mml:math id="M21" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> with parameter <inline-formula><mml:math id="M22" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M23" display="inline"><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> being a vector of all ones. Therefore, we consider the parametrized system
<disp-formula id="FD2">
<label>(2)</label>
<mml:math id="M24" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P16">Since we assume that IPC holds and <inline-formula><mml:math id="M25" display="inline"><mml:mi>M</mml:mi></mml:math></inline-formula> is a positive-semidefinite matrix, it is well known that the parametrized system <xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">(2)</xref> has a unique solution, for each <inline-formula><mml:math id="M26" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>; see Lemma 4.1 in [<xref rid="R21" ref-type="bibr">21</xref>]. This solution is denoted as (<inline-formula><mml:math id="M27" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>) and it is called the <inline-formula><mml:math id="M28" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-center of the LCP. The set of <inline-formula><mml:math id="M29" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-centers, with <inline-formula><mml:math id="M30" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula> running through all positive real numbers, forms a homotopy path, which is called <italic toggle="yes">the central path</italic> of the LCP. Under the above assumptions, if <inline-formula><mml:math id="M31" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the limit of the central path exists and it is a solution of LCP <xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">(1)</xref>.</p><p id="P17">The limiting property of the central path mentioned above leads naturally to the main idea of the IPMs for solving LCP: Trace the central path while reducing <inline-formula><mml:math id="M32" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula> at each iteration. However, tracing the central path exactly would be computationally too costly and inefficient. It has been shown that it is sufficient to trace the central path approximately within a certain neighborhood of the central path. The neighborhood of the central path is determined using a certain proximity measure to the central path which in this paper is determined by the kernel function and the corresponding barrier function.</p><p id="P18">Suppose an iterate (<inline-formula><mml:math id="M33" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M34" display="inline"><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>) of the IPM in the neighborhood of the central path is known. We then decrease <inline-formula><mml:math id="M35" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math id="M36" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, for some value of the barrier parameter <inline-formula><mml:math id="M37" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Applying Newton&#x02019;s method to <xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">(2)</xref> leads to the following Newton&#x02019;s system for the search directions (<inline-formula><mml:math id="M38" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M39" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>):
<disp-formula id="FD3">
<label>(3)</label>
<mml:math id="M40" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P19">Since <inline-formula><mml:math id="M41" display="inline"><mml:mi>M</mml:mi></mml:math></inline-formula> is a positive semidefinite matrix, the above system has a unique solution for any <inline-formula><mml:math id="M42" display="inline"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P20">For the analysis of IPMs it is important to associate any pair <inline-formula><mml:math id="M43" display="inline"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M44" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> with the <italic toggle="yes">variance vector</italic>
<disp-formula id="FD4">
<label>(4)</label>
<mml:math id="M45" display="block"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P21">Note that the pair (<inline-formula><mml:math id="M46" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>) coincides with the <inline-formula><mml:math id="M47" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-center <inline-formula><mml:math id="M48" display="inline"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> if and only if <inline-formula><mml:math id="M49" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Furthermore, it is also important to introduce the following <italic toggle="yes">scaled search directions</italic>
<inline-formula><mml:math id="M50" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M51" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>
<disp-formula id="FD5">
<label>(5)</label>
<mml:math id="M52" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
where the operations are component-wise product and division. Using <xref rid="FD4" ref-type="disp-formula">(4)</xref> and <xref rid="FD5" ref-type="disp-formula">(5)</xref> the system <xref rid="FD3" ref-type="disp-formula">(3)</xref> can be rewritten as
<disp-formula id="FD6">
<label>(6)</label>
<mml:math id="M53" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x0203e;</mml:mi></mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula>
where <inline-formula><mml:math id="M54" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x0203e;</mml:mi></mml:mover><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:math></inline-formula>, with <inline-formula><mml:math id="M55" display="inline"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M56" display="inline"><mml:mi>X</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M57" display="inline"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P22">A crucial observation is that the right-hand side of the second equation of <xref rid="FD6" ref-type="disp-formula">(6)</xref> equals minus the gradient of the function
<disp-formula id="FD7">
<label>(7)</label>
<mml:math id="M58" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">log</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
where <inline-formula><mml:math id="M59" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represents the <inline-formula><mml:math id="M60" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th component of the variance vector <inline-formula><mml:math id="M61" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula>. In other words,
<disp-formula id="FD8">
<label>(8)</label>
<mml:math id="M62" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P23">This equation is called the <italic toggle="yes">scaled centering equation</italic>. Its importance arises from two facts, first, it essentially defines the search direction, and second, it defines a proximity measure to the central path.</p><p id="P24">One may easily verify that <inline-formula><mml:math id="M63" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>&#x02207;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. Since this matrix is positive definite, <inline-formula><mml:math id="M64" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is strictly convex. Moreover, since <inline-formula><mml:math id="M65" display="inline"><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, it follows that <inline-formula><mml:math id="M66" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> attains its minimal value at <inline-formula><mml:math id="M67" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, with <inline-formula><mml:math id="M68" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Thus, <inline-formula><mml:math id="M69" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is nonnegative everywhere and vanishes if and only if <inline-formula><mml:math id="M70" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, that is, if and only if (<inline-formula><mml:math id="M71" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>) is a <inline-formula><mml:math id="M72" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-center, i. e., <inline-formula><mml:math id="M73" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M74" display="inline"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Hence, we see that the <inline-formula><mml:math id="M75" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-center <inline-formula><mml:math id="M76" display="inline"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> can be characterized as the minimizer of the function <inline-formula><mml:math id="M77" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Thus, the second important feature of the function <inline-formula><mml:math id="M78" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is that it essentially serves as a &#x02019;proximity&#x02019; measure of closeness for (<inline-formula><mml:math id="M79" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M80" display="inline"><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>) with respect to the <inline-formula><mml:math id="M81" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-center.</p><p id="P25">The above observations regarding the function <inline-formula><mml:math id="M82" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> lead to an obvious generalization: We can replace <inline-formula><mml:math id="M83" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> by any strictly convex function <inline-formula><mml:math id="M84" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M85" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, such that <inline-formula><mml:math id="M86" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is minimal at <inline-formula><mml:math id="M87" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M88" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Thus, the new scaled centering equation becomes
<disp-formula id="FD9">
<label>(9)</label>
<mml:math id="M89" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P26">The function <inline-formula><mml:math id="M90" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is called a <italic toggle="yes">(scaled) barrier function</italic>. Hence, different barrier functions lead to different Newton&#x02019;s directions, as they are calculated from Newton&#x02019;s system
<disp-formula id="FD10">
<label>(10)</label>
<mml:math id="M91" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x0203e;</mml:mi></mml:mover><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P27">Since
<disp-formula id="FD11">
<mml:math id="M92" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x021d4;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x021d4;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
the function <inline-formula><mml:math id="M93" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> still serves as a proximity measure of closeness to the <inline-formula><mml:math id="M94" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-center <inline-formula><mml:math id="M95" display="inline"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> on the central path.</p><p id="P28">Introducing a parameter <inline-formula><mml:math id="M96" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> as a <italic toggle="yes">threshold value</italic>, the inequality <inline-formula><mml:math id="M97" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula> defines a <inline-formula><mml:math id="M98" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-neighborhood of the central path.</p><disp-formula id="FD12">
<label>(11)</label>
<mml:math id="M99" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="fraktur">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>
</disp-formula><p id="P29">In the sequel we also use norm-based proximity measure, which is defined by
<disp-formula id="FD13">
<label>(12)</label>
<mml:math id="M100" display="block"><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P30">The function <inline-formula><mml:math id="M101" display="inline"><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is often called <italic toggle="yes">proximity function</italic> and it is easy to see that
<disp-formula id="FD14">
<label>(13)</label>
<mml:math id="M102" display="block"><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x021d4;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P31">From the above discussion, the main idea of the IPM based on the appropriate barrier function follows. Given the current iterate (<inline-formula><mml:math id="M103" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>), we start the new <italic toggle="yes">outer iteration</italic> by targeting the new <inline-formula><mml:math id="M104" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>-center obtained by reducing <inline-formula><mml:math id="M105" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula> by a factor <inline-formula><mml:math id="M106" display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math id="M107" display="inline"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, that is, <inline-formula><mml:math id="M108" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. This implies the change in the variance vector <inline-formula><mml:math id="M109" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M110" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. Most likely, after this step, the value of the barrier function will exceed the threshold value, that is, <inline-formula><mml:math id="M111" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and hence, the algorithm enters the <italic toggle="yes">inner iteration loop</italic>. The inner iteration loop consists of computing the scaled search directions <inline-formula><mml:math id="M112" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M113" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> at the current iterate and the current value of <inline-formula><mml:math id="M114" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> from Newton&#x02019;s system <xref rid="FD10" ref-type="disp-formula">(10)</xref>, which we rename to be a new <inline-formula><mml:math id="M115" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Next, we compute the corresponding search directions <inline-formula><mml:math id="M116" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M117" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> from <inline-formula><mml:math id="M118" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M119" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> by using <xref rid="FD5" ref-type="disp-formula">(5)</xref>. Then, the new inner iterate is calculated as
<disp-formula id="FD15">
<label>(14)</label>
<mml:math id="M120" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:math>
</disp-formula>
with the appropriately calculated step size <inline-formula><mml:math id="M121" display="inline"><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. If necessary, the procedure is repeated, however, with keeping <inline-formula><mml:math id="M122" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula> fixed, until the iterate belongs to the <inline-formula><mml:math id="M123" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-neighborhood <xref rid="FD12" ref-type="disp-formula">(11)</xref> of the current <inline-formula><mml:math id="M124" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-center <inline-formula><mml:math id="M125" display="inline"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, that is, until <inline-formula><mml:math id="M126" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. This process is repeated until <inline-formula><mml:math id="M127" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is small enough, which is usually measured by <inline-formula><mml:math id="M128" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. At this stage, we have found an <inline-formula><mml:math id="M129" display="inline"><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-approximate solution of LCP <xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">(1)</xref>.</p><p id="P32">Note that the algorithm can be started, since, as we discussed at the beginning of this section, we may assume that a strictly feasible point (<inline-formula><mml:math id="M130" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>) is given, and this point can be chosen such that <inline-formula><mml:math id="M131" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula> which means it is in the <inline-formula><mml:math id="M132" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-neighborhood of the <inline-formula><mml:math id="M133" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-center.</p><p id="P33">The generic form of the barrier-based IPM for monotone LCP is given in <xref rid="F1" ref-type="fig">Figure 1</xref>.</p><p id="P34">The parameters <inline-formula><mml:math id="M134" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M135" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and the step size <inline-formula><mml:math id="M136" display="inline"><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> in the algorithm should be tuned in such a way that the number of iterations required by the algorithm is as small as possible.</p><p id="P35">Two main types of the algorithm can be distinguished: short-step method and long-step method, according to the value of the barrier-update parameter <inline-formula><mml:math id="M137" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The long-step method is characterized by the fact that <inline-formula><mml:math id="M138" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is a fixed constant (<inline-formula><mml:math id="M139" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>), independent of the dimension <inline-formula><mml:math id="M140" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> of the problem, whereas the short-step method uses a value of <inline-formula><mml:math id="M141" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> that depends of the dimension of the problem, with <inline-formula><mml:math id="M142" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P36">The resulting iteration bound depends on a careful selection of these parameter values. It also heavily depends on the choice of the barrier function.</p></sec><sec id="S3"><label>3.</label><title>Kernel functions and their properties</title><sec id="S4"><label>3.1.</label><title>Eligible kernel functions</title><p id="P37">Following the discussion in the previous section and considering the original logarithmic barrier function <xref rid="FD7" ref-type="disp-formula">(7)</xref>, we restrict ourselves to the case where a barrier function <inline-formula><mml:math id="M143" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is separable with identical coordinate functions <inline-formula><mml:math id="M144" display="inline"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. All barrier functions considered in the literature on this topic are of this type. Thus,
<disp-formula id="FD16">
<label>(15)</label>
<mml:math id="M145" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
where <inline-formula><mml:math id="M146" display="inline"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is twice differentiable, convex, and attains its minimum at <inline-formula><mml:math id="M147" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, with <inline-formula><mml:math id="M148" display="inline"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Following the terminology introduced in [<xref rid="R6" ref-type="bibr">6</xref>, <xref rid="R7" ref-type="bibr">7</xref>, <xref rid="R28" ref-type="bibr">28</xref>], we call the univariate function <inline-formula><mml:math id="M149" display="inline"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> the <italic toggle="yes">kernel function</italic> of the barrier function <inline-formula><mml:math id="M150" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>
<xref rid="FD16" ref-type="disp-formula">(15)</xref>. In the following, we state the formal definition of the kernel function.</p><sec id="S5"><title>Definition 3.1</title><p id="P38">The univariate function <inline-formula><mml:math id="M151" display="inline"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is called a <italic toggle="yes">Kernel Function</italic> (KF) if it satisfies the following conditions:
<disp-formula id="FD17">
<label>(KF-a)</label>
<mml:math id="M152" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD18">
<label>(KF-b)</label>
<mml:math id="M153" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD19">
<label>(KF-c)</label>
<mml:math id="M154" display="block"><mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02193;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:munder><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P39">The first class of KF, the class of Self-Regular KFs (SRKF), that leads to the improved complexity of longstep IPMs was proposed by Peng, Roos, and Terlaky in [<xref rid="R29" ref-type="bibr">29</xref>]. Subsequently, the class of Eligible Kernel Functions (EKFs) was introduced in [<xref rid="R7" ref-type="bibr">7</xref>] that leds to the same improved complexity of long-step IPMs. It is worth noting that these two classes are not the same, however, they have a nonempty intersection. Below we state the formal definitions of SRKF and EKF.</p></sec><sec id="S6"><title>Definition 3.2</title><p id="P40">The KF defined in <xref rid="S5" ref-type="sec">Definition 3.1</xref> that satisfies the following additional properties:</p><p id="P41">C.1 There exist positive constants <inline-formula><mml:math id="M155" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bd;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bd;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and parameters <inline-formula><mml:math id="M156" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M157" display="inline"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> such that
<disp-formula id="FD20">
<mml:math id="M158" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bd;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bd;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x0221e;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>;</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P42">C.2 For any <inline-formula><mml:math id="M159" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M160" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>
<disp-formula id="FD21">
<mml:math id="M161" display="block"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02200;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo><mml:mo>;</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
is called a Self-Regular Kernel Function (SRKF). We call parameter <inline-formula><mml:math id="M162" display="inline"><mml:mi>q</mml:mi></mml:math></inline-formula> the barrier degree and parameter <inline-formula><mml:math id="M163" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula> the growth degree of the function <inline-formula><mml:math id="M164" display="inline"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p></sec><sec id="S7"><title>Definition 3.3</title><p id="P43">The KF defined in <xref rid="S5" ref-type="sec">Definition 3.1</xref> that satisfies the following additional properties
<disp-formula id="FD22">
<label>EKF-a)</label>
<mml:math id="M165" display="block"><mml:mi>t</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD23">
<label>(EKF-b)</label>
<mml:math id="M166" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD24">
<label>(EKF-c)</label>
<mml:math id="M167" display="block"><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD25">
<label>(EKF-d)</label>
<mml:math id="M168" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
is called an Eligible Kernel Function (EKF).</p><sec id="S8"><title>Remark 3.4</title><p id="P44">In [<xref rid="R7" ref-type="bibr">7</xref>] another condition is also discussed, namely,
<disp-formula id="FD26">
<label>(16)</label>
<mml:math id="M169" display="block"><mml:mi>t</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P45">This condition is listed because conditions <xref rid="FD26" ref-type="disp-formula">(16)</xref> and <xref rid="FD23" ref-type="disp-formula">(EKF-b)</xref> imply condition <xref rid="FD25" ref-type="disp-formula">(EKF-d)</xref> (Lemma 4.4 in [<xref rid="R7" ref-type="bibr">7</xref>]). The reason for the introduction of condition <xref rid="FD26" ref-type="disp-formula">(16)</xref> is that it is easier to check condition <xref rid="FD26" ref-type="disp-formula">(16)</xref> than <xref rid="FD25" ref-type="disp-formula">(EKF-d)</xref> which is more technically involved.</p></sec></sec></sec><sec id="S9"><label>3.2.</label><title>The new EKF with logarithmic barrier term</title><p id="P46">It is easy to observe that the barrier function <xref rid="FD16" ref-type="disp-formula">(15)</xref> is a separable function with the same univariate function for each component <inline-formula><mml:math id="M170" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of the variance vector <inline-formula><mml:math id="M171" display="inline"><mml:mi>v</mml:mi></mml:math></inline-formula>. If we define this univariate function as
<disp-formula id="FD27">
<label>(17)</label>
<mml:math id="M172" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">ln</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
then the barrier function <xref rid="FD16" ref-type="disp-formula">(15)</xref> becomes logarithmic barrier function as stated in <xref rid="FD7" ref-type="disp-formula">(7)</xref>, i.e. <inline-formula><mml:math id="M173" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. The related kernel function <inline-formula><mml:math id="M174" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is called the <italic toggle="yes">logarithmic kernel function</italic>. These are the classical logarithmic barrier and kernel functions that have been used the most in the theory and practice of IPMs. Most optimization software codes are also based on these functions. It is not hard to show that the logarithmic kernel function is EKF and SRKF. Term <inline-formula><mml:math id="M175" display="inline"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> is called the growth term and <inline-formula><mml:math id="M176" display="inline"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> is called the barrier term.</p><p id="P47">However, many other SRKFs and EKFs have been proposed and IPMs based on them analyzed and iteration bounds calculated. The literature on this topic is rich. Without an attempt to be complete, we list several relevant references [<xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>, <xref rid="R6" ref-type="bibr">6</xref>, <xref rid="R7" ref-type="bibr">7</xref>, <xref rid="R9" ref-type="bibr">9</xref>, <xref rid="R23" ref-type="bibr">23</xref>, <xref rid="R29" ref-type="bibr">29</xref>, <xref rid="R30" ref-type="bibr">30</xref>, <xref rid="R27" ref-type="bibr">27</xref>, <xref rid="R19" ref-type="bibr">19</xref>, <xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>, <xref rid="R14" ref-type="bibr">14</xref>].</p><p id="P48">The EKFs that appeared in the literature can be classified regarding the barrier term into four main groups, EKFs with logarithmic, rational, exponential, trigonometric barrier terms, or some combination of them. There are quite a number of instances of EKFs from last three groups, however, there are very few with logarithmic barrier terms that are different than the classical logarithmic EKF <xref rid="FD27" ref-type="disp-formula">(17)</xref>.</p><p id="P49">In this section we introduce a new KF with a logarithmic barrier term that is different than the barrier term of the classical logarithmic EKF, <inline-formula><mml:math id="M177" display="inline"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> and show that it is EKF and SRKF. The definition of the new kernel function is as follows:
<disp-formula id="FD28">
<label>(18)</label>
<mml:math id="M178" display="block"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">ln</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
and the corresponding scaled barrier function is
<disp-formula id="FD29">
<label>(19)</label>
<mml:math id="M179" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">ln</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P50">The new kernel function has a standard growth term <inline-formula><mml:math id="M180" display="inline"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> and a logarithmic barrier term <inline-formula><mml:math id="M181" display="inline"><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">ln</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula>. It is worth noting that this is the only other kernel function in the literature with a pure logarithmic barrier term, however, different than the barrier term <inline-formula><mml:math id="M182" display="inline"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> that appears in the classical logarithmic kernel function <xref rid="FD27" ref-type="disp-formula">(17)</xref>.</p><p id="P51">The first three derivatives of the new kernel function <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref> are:
<disp-formula id="FD30">
<label>(20)</label>
<mml:math id="M183" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD31">
<label>(21)</label>
<mml:math id="M184" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD32">
<label>(22)</label>
<mml:math id="M185" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P52">It is easy to see that the new kernel function satisfies all properties of a kernel function stated in the <xref rid="S5" ref-type="sec">Definition 3.1</xref> Furthermore, <inline-formula><mml:math id="M186" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is monotone decreasing for <inline-formula><mml:math id="M187" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Since <inline-formula><mml:math id="M188" display="inline"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is at least twice differentiable, it is completely determined by the following integral
<disp-formula id="FD33">
<label>(23)</label>
<mml:math id="M189" display="block"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo stretchy="true">&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo stretchy="true">&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003be;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003be;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P53">In the next lemma, it is shown that <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref> is EKF. We need to show that the four conditions for eligibility stated in the <xref rid="S7" ref-type="sec">Definition 3.3</xref> are satisfied.</p><sec id="S10"><title>Lemma 3.5</title><p id="P54">The kernel function in <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref> is EKF since it satisfies all conditions in <xref rid="S7" ref-type="sec">Definition 3.3</xref>.</p><sec id="S11"><title>Proof</title><p id="P55">Using the first three derivatives of the new kernel function 20 &#x02013; 22, we easily check eligibility conditions in <xref rid="S7" ref-type="sec">Definition 3.3</xref>.
<disp-formula id="FD34">
<mml:math id="M190" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi>t</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi>t</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfenced close="" separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>18</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>33</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>24</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula>&#x025a1; &#x025a1;</p><p id="P56">It is shown in [<xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>], that these conditions are essential in proving the convergence of the generic algorithm and deriving good iteration bounds. The following lemma that provides the quadratic bounds for EKFs is also important in the subsequent analysis of the algorithm.</p></sec></sec><sec id="S12"><title><italic toggle="yes">Lemma 3.6</italic> (Lemma 4.2 in [<xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>])</title><p id="P57">Given any EKF <inline-formula><mml:math id="M191" display="inline"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, the following inequalities hold:
<disp-formula id="FD37">
<label>(24)</label>
<mml:math id="M192" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD38">
<label>(25)</label>
<mml:math id="M193" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P58">Observe that for <inline-formula><mml:math id="M194" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the above inequalities hold as equalities. For the new EKF <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref>, the quadratic bounds above reduce to the following bounds.</p><sec id="S13"><title>Corollary 3.7</title><p id="P59">Given the EKF <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref>, the following inequalities hold:
<disp-formula id="FD39">
<label>(26)</label>
<mml:math id="M195" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD40">
<label>(27)</label>
<mml:math id="M196" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p></sec><sec id="S14"><title>Proof</title><p id="P60">From <xref rid="FD31" ref-type="disp-formula">(21)</xref> it immediately follows <inline-formula><mml:math id="M197" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M198" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> which leads to left inequalities in <xref rid="FD39" ref-type="disp-formula">(26)</xref> and <xref rid="FD40" ref-type="disp-formula">(27)</xref>. The right side of the right inequality in <xref rid="FD40" ref-type="disp-formula">(27)</xref> follows from the fact that <inline-formula><mml:math id="M199" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. The right inequality in <xref rid="FD39" ref-type="disp-formula">(26)</xref> follows from <xref rid="FD33" ref-type="disp-formula">(23)</xref>
<disp-formula id="FD41">
<mml:math id="M200" display="block"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo stretchy="true">&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo stretchy="true">&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003be;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003be;</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo stretchy="true">&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo stretchy="true">&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003be;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003be;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003b6;</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x003be;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
where the inequality in the derivation above is due to <inline-formula><mml:math id="M201" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M202" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Hence, <xref rid="FD39" ref-type="disp-formula">(26)</xref> holds not only for <inline-formula><mml:math id="M203" display="inline"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> but for entire <inline-formula><mml:math id="M204" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. &#x025a1; &#x025a1;</p><p id="P61">Below, we show that the new EKF <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref> is also SRKF.</p></sec></sec><sec id="S15"><title>Lemma 3.8</title><p id="P62">The kernel function in <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref> is SRKF since it satisfies all conditions in <xref rid="S6" ref-type="sec">Definition 3.2</xref>.</p><sec id="S16"><title>Proof</title><sec id="S17"><title>Proof of <italic toggle="yes">C</italic>1:</title><p id="P63">We first show the upper bound in <italic toggle="yes">C</italic>1.
<disp-formula id="FD42">
<mml:math id="M205" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P64">Hence, <inline-formula><mml:math id="M206" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bd;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M207" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Next, we show the lower bound in <italic toggle="yes">C</italic>1.</p><disp-formula id="FD43">
<mml:math id="M208" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula><p id="P65">We have two cases:</p><p id="P66">Case I: If <inline-formula><mml:math id="M209" display="inline"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, then <inline-formula><mml:math id="M210" display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math></inline-formula> implying <inline-formula><mml:math id="M211" display="inline"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. Therefore, it follows <inline-formula><mml:math id="M212" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P67">Case II: If <inline-formula><mml:math id="M213" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, then <inline-formula><mml:math id="M214" display="inline"><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> implying <inline-formula><mml:math id="M215" display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. Since <inline-formula><mml:math id="M216" display="inline"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, it follows that <inline-formula><mml:math id="M217" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.
</p><p id="P68">Hence, <inline-formula><mml:math id="M218" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M219" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. We see that <inline-formula><mml:math id="M220" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003bd;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula> and again <inline-formula><mml:math id="M221" display="inline"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p></sec><sec id="S18"><title>Proof of <italic toggle="yes">C</italic>2:</title><p id="P69">The proof of <italic toggle="yes">C</italic>2. follows from the <xref rid="FD22" ref-type="disp-formula">(EKF-a)</xref>. In [<xref rid="R29" ref-type="bibr">29</xref>] it is shown that these two conditions are equivalent. &#x025a1;</p></sec></sec></sec></sec></sec><sec id="S19"><label>4.</label><title>Analysis of the algorithm for new EKF</title><p id="P70">In this section, we analyze the algorithm presented in <xref rid="F1" ref-type="fig">Figure 1</xref> for the specific barrier function <xref rid="FD29" ref-type="disp-formula">(19)</xref> derived from the new EKF <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref>. In the sequel, we refer to the algorithm in <xref rid="F1" ref-type="fig">Figure 1</xref> with this specific barrier function as simply the Algorithm.</p><p id="P71">We first give an overview of the analysis of the algorithm with general EKF. The analysis is performed in the following four major steps.</p><list list-type="bullet" id="L2"><list-item><p id="P72">During the outer iteration the value of a barrier function, which serves as a proximity measure, increases. It is important to find an upper bound on that increase.</p></list-item><list-item><p id="P73">Next, we determine the default step size that leads to a sufficient decrease of the barrier function during each inner iteration.</p></list-item><list-item><p id="P74">The lower bound on the decrease of the barrier function during each inner iteration is then found.</p></list-item><list-item><p id="P75">Combining previous steps, we can determine the upper bound on the number of iterations necessary to find <inline-formula><mml:math id="M222" display="inline"><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-approximate solution of the LCP for long-step and short-step methods.</p></list-item></list><p id="P76">We will not repeat this general analysis here, instead, we refer the reader to [<xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>] where the details of the analysis and the proofs can be found. We will especially use the Scheme from [<xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>] which streamlines the analysis of the generic algorithm and calculations of iteration bounds for short- and long-step versions of the method. However, to better follow the process, we first state the definition of the following two functions that play a crucial role in the analysis of the generic algorithm and derivation of the iteration bounds and are frequently used in the Scheme.</p><sec id="S20"><title>Definition 4.1</title><p id="P77">We define two inverse functions, <inline-formula><mml:math id="M223" display="inline"><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M224" display="inline"><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, as follows:</p><list list-type="roman-lower" id="L4"><list-item><p id="P78">The function <inline-formula><mml:math id="M225" display="inline"><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>:</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the inverse function of <inline-formula><mml:math id="M226" display="inline"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M227" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p></list-item><list-item><p id="P79">The function <inline-formula><mml:math id="M228" display="inline"><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>:</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mo>&#x02192;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:math></inline-formula> is the inverse function of <inline-formula><mml:math id="M229" display="inline"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M230" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p></list-item></list><p id="P80">We will adapt the Scheme for the new EKF <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref> and derive the iteration bounds of the short-step and long step versions of the Algorithm. We first state the steps, as they are stated in Scheme, and then make the derivations for the new EKF <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref>.</p><p id="P81"><bold>Step 1:</bold>
<italic toggle="yes">Solve the equation</italic>
<inline-formula><mml:math id="M231" display="inline"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">to get</italic>
<inline-formula><mml:math id="M232" display="inline"><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <italic toggle="yes">the inverse function of</italic>
<inline-formula><mml:math id="M233" display="inline"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M234" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:math></inline-formula>. <italic toggle="yes">If the equation is hard to solve, derive a lower bound for</italic>
<inline-formula><mml:math id="M235" display="inline"><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P82">It is important to mention that variable <inline-formula><mml:math id="M236" display="inline"><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> used in the derivations in this step and subsequent steps is different than the variable <inline-formula><mml:math id="M237" display="inline"><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> used in the definition of the LCP <xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">(1)</xref>. It is quite clear which one is used from the content where it appears.</p><p id="P83">We have the following derivation;
<disp-formula id="FD45">
<mml:math id="M238" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P84">The inequality above follows from the fact that <inline-formula><mml:math id="M239" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> which implies <inline-formula><mml:math id="M240" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M241" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> that leads to <inline-formula><mml:math id="M242" display="inline"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>. Hence, we have
<disp-formula id="FD46">
<label>(28)</label>
<mml:math id="M243" display="block"><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P85"><bold>Step 2:</bold>
<italic toggle="yes">Calculate the decrease of the barrier function</italic>
<inline-formula><mml:math id="M244" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">during the inner iteration in terms of the proximity measure</italic>
<inline-formula><mml:math id="M245" display="inline"><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">for the default step size</italic>
<inline-formula><mml:math id="M246" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P86">In what follows <inline-formula><mml:math id="M247" display="inline"><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is denoted simply as <inline-formula><mml:math id="M248" display="inline"><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. From Lemma 5.10 in [<xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>], the lover bound on the decrease of the barrier function, <inline-formula><mml:math id="M249" display="inline"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is given as
<disp-formula id="FD47">
<label>(29)</label>
<mml:math id="M250" display="block"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
where <inline-formula><mml:math id="M251" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is a default step size
<disp-formula id="FD48">
<label>(30)</label>
<mml:math id="M252" display="block"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P87">For <inline-formula><mml:math id="M253" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> given by <xref rid="FD31" ref-type="disp-formula">(21)</xref>, we have the following derivation for <inline-formula><mml:math id="M254" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:math></inline-formula>,
<disp-formula id="FD49">
<label>(31)</label>
<mml:math id="M255" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
where the last inequality is due to the fact that <inline-formula><mml:math id="M256" display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M257" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Hence, from <xref rid="FD46" ref-type="disp-formula">(28)</xref>, <xref rid="FD48" ref-type="disp-formula">(30)</xref> and <xref rid="FD49" ref-type="disp-formula">(31)</xref> we derive the lower bound for the default step size
<disp-formula id="FD50">
<label>(32)</label>
<mml:math id="M258" display="block"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P88"><bold>Step 3:</bold>
<italic toggle="yes">Solve the equation</italic>
<inline-formula><mml:math id="M259" display="inline"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">to get</italic>
<inline-formula><mml:math id="M260" display="inline"><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <italic toggle="yes">the inverse function of</italic>
<inline-formula><mml:math id="M261" display="inline"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M262" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. <italic toggle="yes">If the equation is hard to solve, derive lower and upper bounds for</italic>
<inline-formula><mml:math id="M263" display="inline"><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P89">From the definition <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref> of <inline-formula><mml:math id="M264" display="inline"><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>, we have
<disp-formula id="FD51">
<label>(33)</label>
<mml:math id="M265" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">ln</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">ln</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P90">Since <inline-formula><mml:math id="M266" display="inline"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">ln</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> is monotone increasing function with respect to <inline-formula><mml:math id="M267" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <xref rid="FD51" ref-type="disp-formula">(33)</xref> reduces to the following inequality
<disp-formula id="FD52">
<mml:math id="M268" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
which implies that
<disp-formula id="FD53">
<label>(34)</label>
<mml:math id="M269" display="block"><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P91">Using <xref rid="FD40" ref-type="disp-formula">(27)</xref> in <xref rid="S13" ref-type="sec">Corollary 3.7</xref>, we have
<disp-formula id="FD54">
<mml:math id="M270" display="block"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
where equality is obtained for <inline-formula><mml:math id="M271" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. This immediately leads to the following inequality
<disp-formula id="FD55">
<label>(35)</label>
<mml:math id="M272" display="block"><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P92">Hence, in inequalities <xref rid="FD53" ref-type="disp-formula">(34)</xref> and <xref rid="FD55" ref-type="disp-formula">(35)</xref> we obtained lower and upper bounds on <inline-formula><mml:math id="M273" display="inline"><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>
<disp-formula id="FD56">
<mml:math id="M274" display="block"><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:msqrt><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P93"><bold>Step 4:</bold>
<italic toggle="yes">Derive a lower bound for</italic>
<inline-formula><mml:math id="M275" display="inline"><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">in terms of</italic>
<inline-formula><mml:math id="M276" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P94">We have
<disp-formula id="FD57">
<mml:math id="M277" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mo>&#x02207;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
where the inequality in the derivation above is due to the right inequality in <xref rid="FD39" ref-type="disp-formula">(26)</xref> which is valid not only for <inline-formula><mml:math id="M278" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> but for entire <inline-formula><mml:math id="M279" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, as shown in the proof of the <xref rid="S13" ref-type="sec">Corollary 3.7</xref>. Hence, we immediately obtain the lower bound for <inline-formula><mml:math id="M280" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003b4;</mml:mi></mml:math></inline-formula> in terms of <inline-formula><mml:math id="M281" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<disp-formula id="FD58">
<label>(36)</label>
<mml:math id="M282" display="block"><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P95">This lower bound leads to yet another one. Since in the Algorithm we assume the threshold parameter <inline-formula><mml:math id="M283" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and in inner iterations <inline-formula><mml:math id="M284" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, the inequality <xref rid="FD58" ref-type="disp-formula">(36)</xref> reduces to
<disp-formula id="FD59">
<label>(37)</label>
<mml:math id="M285" display="block"><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msqrt><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P96"><bold>Step 5:</bold> Substitute the results of Step 3 and Step 4 into Step 2 and find a valid inequality of the form
<disp-formula id="FD60">
<mml:math id="M286" display="block"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math>
</disp-formula>
for some positive constants <inline-formula><mml:math id="M287" display="inline"><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M288" display="inline"><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, with <inline-formula><mml:math id="M289" display="inline"><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">as small as possible.</italic></p><p id="P97">The inequality in <xref rid="FD59" ref-type="disp-formula">(37)</xref> can be written as <inline-formula><mml:math id="M290" display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:math></inline-formula> and used to further transform the lower bound for default step size <inline-formula><mml:math id="M291" display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> in <xref rid="FD50" ref-type="disp-formula">(32)</xref>
<disp-formula id="FD61">
<label>(38)</label>
<mml:math id="M292" display="block"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>148</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P98">Substituting <xref rid="FD58" ref-type="disp-formula">(36)</xref> and <xref rid="FD61" ref-type="disp-formula">(38)</xref> into the <xref rid="FD47" ref-type="disp-formula">(29)</xref> we obtain
<disp-formula id="FD62">
<label>(39)</label>
<mml:math id="M293" display="block"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>148</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>148</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P99">Hence, we have
<disp-formula id="FD63">
<mml:math id="M294" display="block"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x002dc;</mml:mo></mml:mover><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>148</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
implying that
<disp-formula id="FD64">
<label>(40)</label>
<mml:math id="M295" display="block"><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>148</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P100"><bold>Step 6:</bold>
<italic toggle="yes">Calculate an upper bound for</italic>
<inline-formula><mml:math id="M296" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">which is the value of the barrier function after outer iteration in which</italic>
<inline-formula><mml:math id="M297" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">is reduced to</italic>
<inline-formula><mml:math id="M298" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <italic toggle="yes">that is</italic>, <inline-formula><mml:math id="M299" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P101">The upper bound is given in Corollary 5.2 in [<xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>]
<disp-formula id="FD65">
<label>(41)</label>
<mml:math id="M300" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P102">We have the following derivation
<disp-formula id="FD66">
<label>(42)</label>
<mml:math id="M301" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>&#x003f1;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msqrt><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P103">The first inequality follows from <xref rid="FD65" ref-type="disp-formula">(41)</xref> by substituting <inline-formula><mml:math id="M302" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003c8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x02032;</mml:mi><mml:mi>&#x02032;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> from <xref rid="FD31" ref-type="disp-formula">(21)</xref>. The second inequality follows from <xref rid="FD55" ref-type="disp-formula">(35)</xref> while the third inequality is the result of the well-known inequality <inline-formula><mml:math id="M303" display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P104"><bold>Step 7:</bold> Calculate an upper bound for the total number of iterations <inline-formula><mml:math id="M304" display="inline"><mml:mi>N</mml:mi></mml:math></inline-formula> by substituting the results of Step 5 and Step 6 into the expression
<disp-formula id="FD67">
<mml:math id="M305" display="block"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">log</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P105">Hence, we have the following derivation of the upper bound of iterations of the <italic toggle="yes">A</italic>lgorithm
<disp-formula id="FD68">
<label>(43)</label>
<mml:math id="M306" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>N</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>148</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>148</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>185</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula>
where the first inequality is due to <xref rid="FD64" ref-type="disp-formula">(40)</xref> and the second inequality is due to <xref rid="FD66" ref-type="disp-formula">(42)</xref>.</p><p id="P106"><bold>Step 8:</bold>
<italic toggle="yes">Set</italic>
<inline-formula><mml:math id="M307" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">and</italic>
<inline-formula><mml:math id="M308" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">to calculate an iteration bound for long-step method, and set</italic>
<inline-formula><mml:math id="M309" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">and</italic>
<inline-formula><mml:math id="M310" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>
<italic toggle="yes">to calculate an iteration bound for short-step method</italic>.</p><sec id="S21"><title>Short-step method:</title><p id="P107">Substituting <inline-formula><mml:math id="M311" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M312" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> into <xref rid="FD68" ref-type="disp-formula">(43)</xref> we obtain
<disp-formula id="FD69">
<label>(44)</label>
<mml:math id="M313" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>N</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>185</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>185</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>185</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>185</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>185</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">log</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P108">Hence, for short-step method we match the best possible iteration bound
<disp-formula id="FD70">
<label>(45)</label>
<mml:math id="M314" display="block"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p></sec><sec id="S22"><title>Long-step method:</title><p id="P109">Substituting <inline-formula><mml:math id="M315" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M316" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> into <xref rid="FD68" ref-type="disp-formula">(43)</xref> we obtain
<disp-formula id="FD71">
<label>(46)</label>
<mml:math id="M317" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>N</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>185</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>185</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>185</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>185</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x00398;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P110">Hence, for long-step method we get the following iteration bound
<disp-formula id="FD72">
<label>(47)</label>
<mml:math id="M318" display="block"><mml:mi>N</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P111">Hence, we conclude that the iteration bounds of the long- and short-step methods are of the same order of magnitude as for the classical logarithmic barrier function.</p></sec></sec><sec id="S23"><title>Remark 4.2</title><p id="P112">In [<xref rid="R29" ref-type="bibr">29</xref>] it is shown that a long-step IPM based on the SRKF with a barrier term <inline-formula><mml:math id="M319" display="inline"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> has an <inline-formula><mml:math id="M320" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>q</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> iteration bound while the iteration bound of short-step IPMs is the same as for the short-step IPMs based on EKFs, <inline-formula><mml:math id="M321" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P113">Since the new kernel function <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref> is SRKF with <inline-formula><mml:math id="M322" display="inline"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the iteration bound of the large-step version of the Algorithm is <inline-formula><mml:math id="M323" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> confirming the result <xref rid="FD72" ref-type="disp-formula">(47)</xref> obtained when considering new kernel function <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref> as an EKF.</p></sec><sec id="S24"><title>Remark 4.3</title><p id="P114">In this remark we discuss an interesting observation regarding the complexity of the long-step version of the Algorithm. In Step 1 of the analysis of the Algorithm in <xref rid="S19" ref-type="sec">Section 4</xref>, we have to solve the equation
<disp-formula id="FD73">
<label>(48)</label>
<mml:math id="M324" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
for <inline-formula><mml:math id="M325" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> or, if it is hard to solve the equation, find the lover bound on <inline-formula><mml:math id="M326" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>. We can do that in a different way than in Step 1 in <xref rid="S19" ref-type="sec">Section 4</xref>. The left-hand side of the <xref rid="FD73" ref-type="disp-formula">equation (48)</xref> can be transformed to
<disp-formula id="FD74">
<mml:math id="M327" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P115">Since <inline-formula><mml:math id="M328" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>]</mml:mo></mml:math></inline-formula>, we can assume that there exists <inline-formula><mml:math id="M329" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, however small, such that <inline-formula><mml:math id="M330" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mfenced open="[" close="]" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. If we denote <inline-formula><mml:math id="M331" display="inline"><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, then <inline-formula><mml:math id="M332" display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> hence,
<disp-formula id="FD75">
<mml:math id="M333" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P116">Thus, from <xref rid="FD73" ref-type="disp-formula">(48)</xref> we can derive the following inequality
<disp-formula id="FD76">
<mml:math id="M334" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
where the right side of the inequality follows from the fact that in <xref rid="FD73" ref-type="disp-formula">(48)</xref>
<inline-formula><mml:math id="M335" display="inline"><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M336" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Hence, we have the following lower bound on <inline-formula><mml:math id="M337" display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> that is different than the one in <xref rid="FD46" ref-type="disp-formula">(28)</xref> and depends on the parameter <inline-formula><mml:math id="M338" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003bb;</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<disp-formula id="FD77">
<mml:math id="M339" display="block"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003bb;</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>s</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msqrt><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P117">If we follow the steps of the analysis of the Algorithm as in <xref rid="S19" ref-type="sec">Section 4</xref>, after some calculations, we would derive the iteration bound for long-step version of the Algorithm to be <inline-formula><mml:math id="M340" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003bb;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P118">Hence, with this derivation, the iteration bound of the long-step version of the Algorithm is of the same order of magnitude as the iteration bound for the short-step version. However, this derivation has a serious drawback, it depends on the constant <inline-formula><mml:math id="M341" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">&#x003bb;</mml:mi></mml:math></inline-formula> which can be fixed arbitrarily and, hence, can be exponentially large if the <inline-formula><mml:math id="M342" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is exponentially small. Introducing such a constant for even well structured problems such as LO makes this derivation obsolete.</p><p id="P119">However, in our opinion, this observation still has value because it gives insight into finding and/or creating a kernel function for which short- and long-step versions of the related IPM would have iteration bounds of the same order of magnitude. This is an interesting topic for further research.</p></sec></sec><sec id="S25"><label>5.</label><title>Numerical results</title><p id="P120">Numerical experiments were implemented in Python and carried out on a regular PC operating on a 64-bit Operating System Windows 10 machine, lntel(R) Core(TM) i7&#x02013;10700K CPU @ 3.80GHz, 16.0 GB RAM.</p><sec id="S26"><label>5.1.</label><title>Numerical results for CTA Model</title><sec id="S27"><label>5.1.1.</label><title>The CTA Model</title><p id="P121">In this subsection we provide the formulation of CTA problem as an important example of the conic problem to which the IPM developed in this paper can be efficiently applied.</p><p id="P122">The following CTA formulation is given in [<xref rid="R24" ref-type="bibr">24</xref>] and several other papers: Given the following set of parameters:
<list list-type="roman-lower" id="L6"><list-item><p id="P123">A set of cells <inline-formula><mml:math id="M343" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M344" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>{</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>}</mml:mo></mml:math></inline-formula>. The vector <inline-formula><mml:math id="M345" display="inline"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> satisfies a certain linear system <inline-formula><mml:math id="M346" display="inline"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula> where <inline-formula><mml:math id="M347" display="inline"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is an <inline-formula><mml:math id="M348" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix and <inline-formula><mml:math id="M349" display="inline"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math id="M350" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula>-vector. The system usually describes the fact that the sum of elements in each row and column should remain unchanged, i.e. constant.</p></list-item><list-item><p id="P124">A lower, and upper bound for each cell, <inline-formula><mml:math id="M351" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M352" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, which are considered known by any attacker.</p></list-item><list-item><p id="P125">A set of indices of sensitive cells, <inline-formula><mml:math id="M353" display="inline"><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02286;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p></list-item><list-item><p id="P126">A lower and upper protection level for each sensitive cell <inline-formula><mml:math id="M354" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:math></inline-formula> respectively, <inline-formula><mml:math id="M355" display="inline"><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M356" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, such that the released values must be outside of the interval (<inline-formula><mml:math id="M357" display="inline"><mml:mfenced open="" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p></list-item><list-item><p id="P127">A set of weights, <inline-formula><mml:math id="M358" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M359" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:math></inline-formula> used in measuring the deviation of the released data values from the original data values.</p></list-item></list></p><p id="P128">A CTA problem is a problem of finding values <inline-formula><mml:math id="M360" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M361" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:math></inline-formula>, such that <inline-formula><mml:math id="M362" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M363" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:math></inline-formula> are safe values and the weighted distance between released values <inline-formula><mml:math id="M364" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and original values <inline-formula><mml:math id="M365" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, denoted as <inline-formula><mml:math id="M366" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, is minimized, which leads to solving the following optimization problem
<disp-formula id="FD78">
<label>(49)</label>
<mml:math id="M367" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi mathvariant="italic">s.t.</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mtext>are</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mtext>safe</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mtext>values.</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P129">As indicated in the assumption (iv) above, safe values are the values that satisfy
<disp-formula id="FD79">
<label>(50)</label>
<mml:math id="M368" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mtext>or</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P130">By introducing a vector of binary variables <inline-formula><mml:math id="M369" display="inline"><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mo>{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula>, the constraint <xref rid="FD79" ref-type="disp-formula">(50)</xref> can be written as
<disp-formula id="FD80">
<label>(51)</label>
<mml:math id="M370" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula>
where <inline-formula><mml:math id="M371" display="inline"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>&#x0226b;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> is a large positive number. Constraints <xref rid="FD80" ref-type="disp-formula">(51)</xref> enforce the upper safe value if <inline-formula><mml:math id="M372" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> or the lower safe value if <inline-formula><mml:math id="M373" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P131">Replacing the last constraint <xref rid="FD78" ref-type="disp-formula">(49)</xref> in the CTA model with constraints in <xref rid="FD80" ref-type="disp-formula">(51)</xref> leads to a mixed integer convex optimization problem (MIOP) which is, in general, a difficult problem to solve; however, it provides solutions with high data utility [<xref rid="R11" ref-type="bibr">11</xref>]. The alternative approach is to fix binary variables up front, which leads to a CTA that is a continuous convex optimization problem because all binary variables are replaced with values 0 or 1. The continuous CTA is easier to solve; however, the obtained solution may have a lower data utility because the optimal solution of the continuous CTA is either a feasible or infeasible solution of the corresponding MIOP depending on the values that were assigned to the binary variables. The strategies on how to avoid a wrong assignment of binary variables that may result in the MIOP being infeasible are discussed in [<xref rid="R12" ref-type="bibr">12</xref>, <xref rid="R13" ref-type="bibr">13</xref>].</p><p id="P132">In what follows, we consider a continuous CTA where binary variables in MIOP are fixed with certain values of 0 or 1, and vector <inline-formula><mml:math id="M374" display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula> is replaced by the vector of <italic toggle="yes">cell deviations</italic>
<inline-formula><mml:math id="M375" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Then, the CTA <xref rid="FD78" ref-type="disp-formula">(49)</xref> reduces to the following convex optimization problem:
<disp-formula id="FD81">
<label>(52)</label>
<mml:math id="M376" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02016;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02016;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi mathvariant="italic">s.t.</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula>
where upper and lower bounds for <inline-formula><mml:math id="M377" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M378" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi></mml:math></inline-formula> are defined as follows:
<disp-formula id="FD82">
<label>(53)</label>
<mml:math id="M379" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mtext>and</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mo>\</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mtext>or</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mtext>and</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="FD83">
<label>(54)</label>
<mml:math id="M380" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mtext>and</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4a9;</mml:mi><mml:mo>\</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mtext>or</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mi>&#x1d4ae;</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mtext>and</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>
</disp-formula>
</p><p id="P133">The two most commonly used norms in <xref rid="FD81" ref-type="disp-formula">(52)</xref> are the <inline-formula><mml:math id="M381" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M382" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> norms. For the <inline-formula><mml:math id="M383" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-norm, <xref rid="FD81" ref-type="disp-formula">(52)</xref> reduces to the following <inline-formula><mml:math id="M384" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-CTA model:
<disp-formula id="FD84">
<label>(55)</label>
<mml:math id="M385" display="block"><mml:mtable><mml:mtr columnalign="left"><mml:mtd columnalign="right"><mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi mathvariant="italic">s.t.</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P134">The above problem is a standard QO problem that can be efficiently solved using IPM or other methods.</p><p id="P183">For the <inline-formula><mml:math id="M386" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-norm, <xref rid="FD81" ref-type="disp-formula">(52)</xref> reduces to the following <inline-formula><mml:math id="M387" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-CTA model:
<disp-formula id="FD85">
<label>(56)</label>
<mml:math id="M388" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="|" close="|" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi mathvariant="italic">s.t.</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P135">The <inline-formula><mml:math id="M389" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-CTA model <xref rid="FD85" ref-type="disp-formula">(56)</xref> above is a convex optimization problem; however, the objective function is not differentiable at <inline-formula><mml:math id="M390" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. Since most of the algorithms, including IPMs, require differentiability of the objective function, <xref rid="FD85" ref-type="disp-formula">(56)</xref> needs to be reformulated.</p><p id="P136">The standard reformulation is the transformation of <xref rid="FD85" ref-type="disp-formula">(56)</xref> into the following LO model:
<disp-formula id="FD86">
<label>(57)</label>
<mml:math id="M391" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:munder></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi mathvariant="italic">s.t.</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>A</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula>
where
<disp-formula id="FD87">
<label>(58)</label>
<mml:math id="M392" display="block"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mspace width="0.5em"/></mml:mrow></mml:mfenced><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="" separators="|"><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext>if</mml:mtext><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P137">The drawback of the LO reformulation above is that the number of variables and inequality constraints doubles. In [<xref rid="R24" ref-type="bibr">24</xref>] an alternative SOC reformulation of <inline-formula><mml:math id="M393" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-CTA is proposed where the dimension of the problem does not increase as much. It is based on the fact that the absolute value has an obvious SOC representation since the epigraph of the absolute value function is exactly SOC, that is,
<disp-formula id="FD88">
<mml:math id="M394" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="|" close="|" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mo>&#x027f6;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="bold">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>:</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02265;</mml:mo><mml:msqrt><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P138">A SOC formulation of the <inline-formula><mml:math id="M395" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-CTA <xref rid="FD85" ref-type="disp-formula">(56)</xref> is given below
<disp-formula id="FD89">
<label>(59)</label>
<mml:math id="M396" display="block"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:munder></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo stretchy="true">&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mi mathvariant="italic">s.t.</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x1d4a6;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow/></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02264;</mml:mo><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</disp-formula></p><p id="P139">The IPM developed in this paper can be directly applied to the LO formulation in <xref rid="FD86" ref-type="disp-formula">(57)</xref> of <inline-formula><mml:math id="M397" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-CTA because LO can straightforwardly be formulated as a monotone LCP or, alternatively the Algorithm can easily be modified to solve a LO formulation directly. In the next subsection, we implement the method on a CTA test example used in [<xref rid="R24" ref-type="bibr">24</xref>] and several other papers. These numerical results show that the Algorithm is a viable option for solving CTA problems, however, more sophisticated implementation, extensive numerical testing, and comparison with other methods, are needed to draw more definite conclusion.</p></sec><sec id="S28"><label>5.1.2.</label><title>Numerical results for the test example</title><p id="P140">We first consider the test example of a table considered in Figure 1 (table (a)) in [<xref rid="R24" ref-type="bibr">24</xref>] which is also listed as table (a) in <xref rid="F2" ref-type="fig">Figure 2</xref> below.</p><p id="P141">The continuous CTA model based on the table (a) is formulated in the following way:</p><list list-type="bullet" id="L8"><list-item><p id="P142">The linear constraints are obtained from the requirement that the sum of the elements in each row (or column) remains constant and is equal to the corresponding component in the last column (or row) of table (a).</p></list-item><list-item><p id="P143">The sensitive cells are cells <inline-formula><mml:math id="M398" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M399" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. For both of them the upper safe values are enforced, which are listed in the parentheses in the lower right corners of the cells, <inline-formula><mml:math id="M400" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M401" display="inline"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:math></inline-formula> respectively. Hence, in the transformed tables the upper safe value of the cell <inline-formula><mml:math id="M402" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> should be 13 or above and for <inline-formula><mml:math id="M403" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>12</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> the upper safe value should be 18 or above.</p></list-item><list-item><p id="P144">For the nonsensitive cells the lower and upper bounds are set to be zero and positive infinity respectively, that is, <inline-formula><mml:math id="M404" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M405" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M406" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>11</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p></list-item><list-item><p id="P145">The weights in the objective function are set to have the value one, that is, <inline-formula><mml:math id="M407" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math id="M408" display="inline"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>12</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p></list-item></list><p id="P146">Table (b) is a safe table obtained by solving LO formulation of <inline-formula><mml:math id="M409" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mo>&#x02113;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-CTA using the Algorithm in <xref rid="F1" ref-type="fig">Figure 1</xref>. For comparison we also list the safe table (c) obtained by solving it using the Simplex method in MOSEK solver [<xref rid="R2" ref-type="bibr">2</xref>].</p></sec></sec><sec id="S29"><label>5.2.</label><title>Numerical results for a set of randomly generated monotone LCPs</title><sec id="S30"><label>5.2.1.</label><title>Randomly generated monotone LCPs</title><p id="P147">A monotone LCP is randomly generated in the following way:
<list list-type="order" id="L10"><list-item><p id="P148">Randomly generate a <inline-formula><mml:math id="M410" display="inline"><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> matrix <inline-formula><mml:math id="M411" display="inline"><mml:mi>A</mml:mi></mml:math></inline-formula> using random generator subroutine in Python, matrix <inline-formula><mml:math id="M412" display="inline"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">u</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">y</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">z</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p></list-item><list-item><p id="P149">Calculate a matrix <inline-formula><mml:math id="M413" display="inline"><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>A</mml:mi></mml:math></inline-formula>. By construction matrix <inline-formula><mml:math id="M414" display="inline"><mml:mi>M</mml:mi></mml:math></inline-formula> is positive semidefinite.</p></list-item><list-item><p id="P150">Calculate a vector <inline-formula><mml:math id="M415" display="inline"><mml:mi>q</mml:mi></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula><mml:math id="M416" display="inline"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, where vector <inline-formula><mml:math id="M417" display="inline"><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> is a <inline-formula><mml:math id="M418" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula>-vector of all ones, and <inline-formula><mml:math id="M419" display="inline"><mml:mi>I</mml:mi></mml:math></inline-formula> is a <inline-formula><mml:math id="M420" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> identity matrix. This selection of vector <inline-formula><mml:math id="M421" display="inline"><mml:mi>q</mml:mi></mml:math></inline-formula> ensures that <inline-formula><mml:math id="M422" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M423" display="inline"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> is an obvious solution of the LCP, hence, the feasible region of the LCP is not empty.</p></list-item></list></p><p id="P151">We consider problems of dimension <inline-formula><mml:math id="M424" display="inline"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>20</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mn>100</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p></sec><sec id="S31"><label>5.2.2.</label><title>Numerical results for monotone LCPs</title><p id="P152">A set of randomly generated monotone LCPs described in the previous subsection is solved using the Algorithm with two EKFs, the new EKF <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref>, and the classical logarithmic kernel function <xref rid="FD27" ref-type="disp-formula">(17)</xref>. The classical logarithmic kernel function is used in most implementations of IPMs in optimization software packages and serves as a benchmark for comparison with IPMs based on different kernel functions.</p><p id="P153">The point <inline-formula><mml:math id="M425" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M426" display="inline"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> is an obvious starting point for the Algorithm because <inline-formula><mml:math id="M427" display="inline"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> implying that <inline-formula><mml:math id="M428" display="inline"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M429" display="inline"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>e</mml:mi></mml:math></inline-formula> is a <inline-formula><mml:math id="M430" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-center, i.e., lies on the central path of the LCP.</p><p id="P154">We have used the following values of the parameters:
<list list-type="bullet" id="L12"><list-item><p id="P155"><italic toggle="yes">Accuracy parameter:</italic> We used two values, <inline-formula><mml:math id="M431" display="inline"><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.001</mml:mn></mml:math></inline-formula> (lower accuracy) and <inline-formula><mml:math id="M432" display="inline"><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.00001</mml:mn></mml:math></inline-formula> (higher accuracy).</p></list-item><list-item><p id="P156"><italic toggle="yes">Threshold parameter:</italic> We used two values <inline-formula><mml:math id="M433" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula> (narrower neighborhood) and <inline-formula><mml:math id="M434" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:math></inline-formula> (wider neighborhood).</p></list-item><list-item><p id="P157"><italic toggle="yes">Barrier parameter:</italic> For the long-step method we used two values <inline-formula><mml:math id="M435" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:math></inline-formula> (more aggressive steps) and <inline-formula><mml:math id="M436" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula> (less aggressive steps). For the short-step method we only used <inline-formula><mml:math id="M437" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>.</p></list-item><list-item><p id="P158"><italic toggle="yes">Step size:</italic></p></list-item></list></p><sec id="S32"><title><italic toggle="yes">D</italic>efault step size:</title><p id="P159">From <xref rid="FD50" ref-type="disp-formula">(32)</xref>, the lower bound for a step size is <inline-formula><mml:math id="M438" display="inline"><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula> which is then taken as a default step size. The default step size for classical logarithmic kernel function is exact, <inline-formula><mml:math id="M439" display="inline"><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x003b4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:math></inline-formula>, see [<xref rid="R7" ref-type="bibr">7</xref>].</p></sec><sec id="S33"><title>Practical step size:</title><p id="P160">We have also tried an aggressive step size that is practical but does not guarantee the convergence of the Algorithm. In essence, it is a scaled minimal ratio type step which is obtained as follows. First, calculate <inline-formula><mml:math id="M440" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M441" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>:</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x00394;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>. Next, calculate <inline-formula><mml:math id="M442" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mfenced open="{" close="}" separators="|"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>, and then finalize the calculation of the step size <inline-formula><mml:math id="M443" display="inline"><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math id="M444" display="inline"><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:math></inline-formula>, or <inline-formula><mml:math id="M445" display="inline"><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.95</mml:mn></mml:math></inline-formula>, or even <inline-formula><mml:math id="M446" display="inline"><mml:mi>&#x003b3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.99</mml:mn></mml:math></inline-formula>, assuring that we slightly step back from the boundary of the feasible region. We call this step size <italic toggle="yes">maximal step size</italic> and denote it as <inline-formula><mml:math id="M447" display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">x</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P161">In <xref rid="T1" ref-type="table">Table 1</xref>, the number of iterations and the CPU times for both EKFs and both choices of step sizes are given. A few comments on the results shown in the table are in order.
<list list-type="bullet" id="L14"><list-item><p id="P162">The number of iterations for the default step size for the new kernel function is significantly higher than for the classical logarithmic kernel function. The reason is that the default step size is calculated exactly for the classical kernel function while for the new kernel function we use a lower bound that may not be the best estimate of the step size, however, it does serve the purpose of deriving good theoretical iteration bounds for the new kernel function.</p></list-item><list-item><p id="P163">In the first four rows of the <xref rid="T1" ref-type="table">Table 1</xref>, LCPs were solved by the long-step method using an aggressive reduction of <inline-formula><mml:math id="M448" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math id="M449" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and moderately aggressive reduction with <inline-formula><mml:math id="M450" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula>. In the last row of the table a short-step method was used with <inline-formula><mml:math id="M451" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:math></inline-formula> depending on the dimension of the problem, hence, the reduction of <inline-formula><mml:math id="M452" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula> at each iteration is smaller.</p></list-item><list-item><p id="P164">If we look at the first two rows of the table, we can see that the number of iterations is smaller for <inline-formula><mml:math id="M453" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:math></inline-formula> because we expect the value of the barrier function after the <inline-formula><mml:math id="M454" display="inline"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-update to increase less, hence, also deviates less from the central path than for <inline-formula><mml:math id="M455" display="inline"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:math></inline-formula>, requiring less inner iterations necessary to return to the <inline-formula><mml:math id="M456" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-neighborhood of the central path.</p></list-item><list-item><p id="P165">Comparing the first and third rows of the table, we can observe that a wider <inline-formula><mml:math id="M457" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-neighborhood for <inline-formula><mml:math id="M458" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:math></inline-formula> requires more iterations than the narrower <inline-formula><mml:math id="M459" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-neighborhood for <inline-formula><mml:math id="M460" display="inline"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p></list-item><list-item><p id="P166">Finally, the third and fourth rows of the table show that in the case of higher accuracy <inline-formula><mml:math id="M461" display="inline"><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.00001</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the Algorithm requires more iterations than in the case of the lower accuracy <inline-formula><mml:math id="M462" display="inline"><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.001</mml:mn></mml:math></inline-formula>, which is to be expected.</p></list-item><list-item><p id="P167">The columns with <inline-formula><mml:math id="M463" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> in the table represent the number of iterations when the practical (aggressive) step size is used that converges to the <inline-formula><mml:math id="M464" display="inline"><mml:mi>&#x003b5;</mml:mi></mml:math></inline-formula>-approximate solution of LCP significantly faster than the default step size. However, it does not guarantee convergence. We can observe that in this case long-step methods are much faster than the short-step methods, which is expected and observed in many, if not all, practical implementations of these types of IPMs [<xref rid="R2" ref-type="bibr">2</xref>]. It is also worth noting that for <inline-formula><mml:math id="M465" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003b1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> step size the number of iterations for the classical kernel function and new kernel function are identical in almost all cases except one where they differ for only one iteration. The related CPU times show more differences, albeit small ones, than the iteration counts. Actually, in several instances the CPU times of IPM based on a new kernel function are slightly better than for the IPMs based on the classical logarithmic kernel function. Hence, the last two columns of the table show that with aggressive step sizes, IPMs based on the new kernel function behave equally as good as IPMs with classical logarithmic kernel function.</p></list-item></list></p><p id="P168">The numerical results presented in <xref rid="T1" ref-type="table">Table 1</xref> are for illustration purposes, however, they still show that with aggressive step size, IPMs with new kernel function and classical logarithmic kernel function are comparable. A more sophisticated implementation that includes a procedure to select a starting point, detecting and handling the ill-conditioning, taking advantage of sparsity and block structure of problems, extensive numerical testing on a larger set of test problems, and comparisons with IPMs based on other kernel functions are needed to draw more definite conclusions about the computational behavior of the Algorithm. This is an interesting and large enough topic for future research whose results we intend to present in a separate paper.</p></sec></sec></sec></sec><sec id="S34"><label>6.</label><title>Concluding remarks</title><p id="P169">In this paper, we consider a monotone LCP which is the most commonly used class of LCPs. The method of solving a monotone LCP is a feasible barrier-based IPM, the outline of which is given in <xref rid="F1" ref-type="fig">Figure 1</xref>.</p><p id="P170">The class of EKFs was introduced in [<xref rid="R7" ref-type="bibr">7</xref>] to improve the theoretical performance of long-step versions of kernel-based IPMs. It is well known that most long-step methods perform better in practice but have worse theoretical iteration bounds than short-step methods. The best iteration bound for most short-step methods is <inline-formula><mml:math id="M466" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> while the best iteration bound for long-step methods is <inline-formula><mml:math id="M467" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">log</mml:mi></mml:mrow><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> which is achieved for several specific EKFs [<xref rid="R7" ref-type="bibr">7</xref>, <xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>]. Similar results were obtained for the class of SRKFs introduced in [<xref rid="R30" ref-type="bibr">30</xref>, <xref rid="R29" ref-type="bibr">29</xref>].</p><p id="P171">We introduced a new kernel function <xref rid="FD28" ref-type="disp-formula">(18)</xref> with logarithmic barrier term that is different than the barrier term <inline-formula><mml:math id="M468" display="inline"><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> of the classical logarithmic kernel function <xref rid="FD27" ref-type="disp-formula">(17)</xref>. It is proved that the new kernel function is EKF adding to the small pool of the EKFs with pure logarithmic barrier term. It is shown in <xref rid="S23" ref-type="sec">Remark 4.2</xref> that the new kernel function is also SRKF.</p><p id="P172">The generic barrier-based IPM presented in <xref rid="F1" ref-type="fig">Figure 1</xref> is adapted for the barrier function based on the new kernel function and is called throughout the text simply the Algorithm. The Algorithm was analyzed and iteration bounds for short- and long-step versions of the Algorithm were derived. It is shown that the iteration bounds of large- and short-step versions have the same order of magnitude as large- and short-update versions of the IPM based on the classical logarithmic kernel function, namely <inline-formula><mml:math id="M469" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for short-step version and <inline-formula><mml:math id="M470" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula> for long-step version of the Algorithm. These results were confirmed by the fact that the new kernel function is also SRKF.</p><p id="P173">It is important to mention that the goal of the paper is mostly theoretical, to introduce a new kernel function, examine its properties as EKF and SRKF, analyze the IPM based on this new kernel function, and derive the iteration bounds for short-step and long-step versions of the Algorithm.</p><p id="P174">The numerical experiments in <xref rid="S25" ref-type="sec">Section 5</xref> are limited to show the validity of the Algorithm. The Algorithm is applied to solve a continuous CTA problem which is an important Statistical Disclosure Limitation (SDL) model for the protection of tabular data. Numerical results on a standard test example in <xref rid="F2" ref-type="fig">Figure 2</xref> show that this algorithm is a viable option to the existing methods for solving continuous CTA. We also applied the Algorithm to a small set of randomly generated monotone LCPs. Numerical results are presented in <xref rid="T1" ref-type="table">Table 1</xref> and show that the Algorithm performs well on this small set of test problems. Furthermore, in the same table, we compared the Algorithm with the IPM based on the classical logarithmic barrier function, which is a benchmark kernel function used in most implementations of IPM, and showed that for the practical, aggressive, step-sizes they perform equally as good. However, more extensive numerical testing on a larger set of test problems, and comparisons with IPMs based on other kernel functions, are needed to draw more definite conclusions about the behavior of the Algorithm. This is an interesting topic for future computational research.</p><p id="P175">Other possible research directions, that are more theoretical, include modifications of the Algorithm to solve different formulations of the CTA model as well as more general classes of LCPs, such as sufficient LCPs and LCPs over symmetric cones. An interesting but difficult topic for future research is connected to the observation in <xref rid="S24" ref-type="sec">Remark 4.3</xref> that may be helpful in searching for the the kernel function for which short- and long-step IPMs have the same complexity, namely <inline-formula><mml:math id="M471" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mfenced separators="|"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mi mathvariant="normal">l</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi><mml:mspace width="0.5em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mfenced></mml:math></inline-formula>.</p></sec></body><back><ack id="S35"><title>Acknowledgment</title><p id="P176">This paper is dedicated to Professor Sanjo Zlobec on the occasion of his 80th Birthday.</p><sec sec-type="COI-statement" id="S36"><title>Funding and/or Competing interests:</title><p id="P177">No funding was received to assist with the preparation of this manuscript.</p></sec><sec id="S37"><title>Disclaimer:</title><p id="P178">The findings and conclusions in this paper are those of the authors and do not necessarily represent the official position of the Centers for Disease Control and Prevention.</p></sec></ack><sec sec-type="data-availability" id="S38"><title>Data availability statement:</title><p id="P179">The authors confirms that all data generated or analyzed during this study are included in this paper.</p></sec><ref-list><title>REFERENCES</title><ref id="R1"><label>1.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Ai</surname><given-names>W</given-names></name> and <name><surname>Zhang</surname><given-names>S</given-names></name>. <article-title>A <inline-formula><mml:math id="M472" display="inline"><mml:mi>O</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> iteration primal-dual path-following method, based on wide neighborhoods and large updates, for monotone LCP</article-title>. <source>SIAM J. Optim</source>., <volume>16</volume>: <fpage>400</fpage>&#x02013;<lpage>417</lpage>, <year>2005</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R2"><label>2.</label><mixed-citation publication-type="webpage"><name><surname>Andersen</surname><given-names>ED</given-names></name>, <source>MOSEK guide</source>. <comment><ext-link xlink:href="https://www.mosek.com/documentation/2022" ext-link-type="uri">https://www.mosek.com/documentation/2022</ext-link></comment></mixed-citation></ref><ref id="R3"><label>3.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Andersen</surname><given-names>ED</given-names></name> and <name><surname>Ye</surname><given-names>Y</given-names></name>. <article-title>On a homogeneous algorithm for the monotone complementarity problem</article-title>. <source>Math. Program</source>, <volume>84</volume>: <fpage>375</fpage>&#x02013;<lpage>399</lpage>, <year>1999</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R4"><label>4.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Anitescu</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Lesaja</surname><given-names>G</given-names></name>, and <name><surname>Potra</surname><given-names>FA</given-names></name>. <article-title>An infesible interior-point predictor-corrector algorithm for the <inline-formula><mml:math id="M473" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>-geometric LCP</article-title>. <source>Appl. Math. Optim</source>, <volume>36</volume>:<fpage>203</fpage>&#x02013;<lpage>228</lpage>, <year>1997</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R5"><label>5.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Anitescu</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Lesaja</surname><given-names>G</given-names></name>, and <name><surname>Potra</surname><given-names>FA</given-names></name>. <article-title>Equivalence between different formulations of the linear complementarity problem</article-title>. <source>Optim. Methods Softw</source>, <volume>7</volume>:<fpage>265</fpage>&#x02013;<lpage>290</lpage>, <year>1997</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R6"><label>6.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Bai</surname><given-names>YQ</given-names></name> and <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name>. <article-title>A polynomial-time algorithm for linear optimization based on a new simple kernel function</article-title>. <source>Optim. Methods Softw</source>, <volume>18</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>631</fpage>&#x02013;<lpage>646</lpage>, <year>2003</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R7"><label>7.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Bai</surname><given-names>YQ</given-names></name>, <name><surname>El Ghami</surname><given-names>M</given-names></name>, and <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name>. <article-title>A comparative study of kernel functions for primal-dual interior-point algorithms in linear optimization</article-title>. <source>SIAM J. Optim</source>, <volume>15</volume>(<issue>1</issue>): <fpage>101</fpage>&#x02013;<lpage>128</lpage>, <year>2004</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R8"><label>8.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Bai</surname><given-names>YQ</given-names></name>, <name><surname>Wang</surname><given-names>GQ</given-names></name>, and <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name>. <article-title>A new Primal-Dual Interior-Point Algorithm for Second-Order Cone Optimization</article-title>. <source>Optim. Methods Softw</source>, <volume>11&#x02013;12</volume>:<fpage>141</fpage>&#x02013;<lpage>182</lpage>, <year>2005</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R9"><label>9.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Bai</surname><given-names>YQ</given-names></name>, <name><surname>Lesaja</surname><given-names>G</given-names></name>, <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name> and <name><surname>Wang</surname><given-names>GQ</given-names></name>. <article-title>A Class of Large- and short-step Primal-dual Interior-point Algorithms for Linear Optimization</article-title>. <source>J. Optim. Theory Appl</source>, <volume>138</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>341</fpage>&#x02013;<lpage>359</lpage>, <year>2005</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R10"><label>10.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Castro</surname><given-names>J</given-names></name>. <article-title>Minimum-distance controlled perturbation methods for large-scale tabular data protection</article-title>. <source>European J. Oper. Res</source>, <volume>171</volume>, <fpage>39</fpage>&#x02013;<lpage>52</lpage>, <year>2006</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R11"><label>11.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Castro</surname><given-names>J</given-names></name> and <name><surname>Gonzalez</surname><given-names>JA</given-names></name>. <article-title>Assessing the information loss of controlled adjustment methods in two-way tables</article-title>. <source>Privacy in Statistical Databases 2014</source>, <collab>LNCS</collab>, <volume>8744</volume>, <fpage>79</fpage>&#x02013;<lpage>88</lpage>, <year>2014</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R12"><label>12.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Castro</surname><given-names>J</given-names></name> and <name><surname>Gonzalez</surname><given-names>JA</given-names></name>. <article-title>A fast CTA method without complicating binary decisions</article-title>. <source>Documents of the Joint UNECE / Eurostat Work Session on Statistical Data Confidentiality, Statistics Canada, Ottawa</source>, <fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>7</lpage>, <year>2013</year></mixed-citation></ref><ref id="R13"><label>13.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Castro</surname><given-names>J</given-names></name> and <name><surname>Gonzalez</surname><given-names>JA</given-names></name>. <part-title>A multiobjective LP approach for controlled tabular adjustment in statistical disclosure control</part-title>. <source>Working paper</source>, <publisher-name>Department of Statistics and Operations Research, Universitat Politecnica de Catalunya</publisher-name>, <year>2014</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R14"><label>14.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Cho</surname><given-names>G-M</given-names></name> and <name><surname>Kim</surname><given-names>M-K</given-names></name>. <article-title>A new large-update interior point algorithm for <inline-formula><mml:math id="M474" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003ba;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>-LCPs based on kernel functions</article-title>. <source>Appl. Math. Comput</source>, <volume>182</volume>: <fpage>1169</fpage>&#x02013;<lpage>1183</lpage>, <year>2006</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R15"><label>15.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Chung</surname><given-names>SJ</given-names></name>. <article-title>NP-completeness of the linear complementarity problem</article-title>. <source>J. Optim. Theory Appl</source>, <volume>160</volume>(<issue>3</issue>): <fpage>393</fpage>&#x02013;<lpage>399</lpage>, <year>1989</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R16"><label>16.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Cottle</surname><given-names>RW</given-names></name>, <name><surname>Pang</surname><given-names>J-S</given-names></name>, and <name><surname>Stone</surname><given-names>RE</given-names></name>. <source>The Linear Complementarity Problem</source>. <publisher-name>Academic Press</publisher-name>, <publisher-loc>Boston, MA</publisher-loc>, <year>1992</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R17"><label>17.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Dandekar</surname><given-names>RA</given-names></name> and <name><surname>Cox</surname><given-names>LH</given-names></name>. <source>Synthetic tabular Data: an alternative to complementary cell suppression</source>. <comment>Manuscript</comment>, <publisher-name>U.S. Energy Information Administration</publisher-name>, <year>2002</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R18"><label>18.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Derbal</surname><given-names>L</given-names></name> and <name><surname>Kebbiche</surname><given-names>Z</given-names></name>. <article-title>Theoretical and numerical result for linear optimization problem based on a new kernel function</article-title>. <source>J. Sib. Fed. Univ. Math. Phys</source>, <volume>12</volume>: <fpage>160</fpage>&#x02013;<lpage>172</lpage>, <year>2019</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R19"><label>19.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>El Ghami</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Guennoun</surname><given-names>Z</given-names></name>, <name><surname>Bouali</surname><given-names>S</given-names></name>, and <name><surname>Steihaug</surname><given-names>T</given-names></name>. <article-title>Interior-point methods for linear optimization based on a kernel function with a trigonometric barrier term</article-title>. <source>J. Comput. Appl. Math</source>, <volume>236</volume>(<issue>15</issue>): <fpage>3613</fpage>&#x02013;<lpage>3623</lpage>, <year>2012</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R20"><label>20.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Facchinei</surname><given-names>F</given-names></name> and <name><surname>Pang</surname><given-names>J-S</given-names></name>, <source>Finite-Dimensional Variational Inequalities and Complementarity Problem</source>. <publisher-name>Springer</publisher-name>, <publisher-loc>New York</publisher-loc>, <year>2003</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R21"><label>21.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Kojima</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Megiddo</surname><given-names>N</given-names></name>, <name><surname>Noma</surname><given-names>T</given-names></name>, and <name><surname>Yoshise</surname><given-names>A</given-names></name>. <part-title>A Unified Approach to Interior Point Algorithms for Linear Complementarity problems</part-title>. <source>Lecture Notes in Computer Science 538</source>, <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>, <publisher-loc>New York</publisher-loc>, <year>1991</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R22"><label>22.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Lesaja</surname><given-names>G</given-names></name> and <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name>. <article-title>Unified analysis of kernel based interior-point methods for <inline-formula><mml:math id="M475" display="inline"><mml:mi>P</mml:mi><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003ba;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>-linear complementarity problems</article-title>. <source>SIAM J. Optim</source>, <volume>20</volume>(<issue>6</issue>): <fpage>1014</fpage>&#x02013;<lpage>1039</lpage>, <year>2010</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R23"><label>23.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Lesaja</surname><given-names>G</given-names></name>, <name><surname>Wang</surname><given-names>GQ</given-names></name>, and <name><surname>Zhu</surname><given-names>DT</given-names></name>. <article-title>Interior-point methods for Cartesian <inline-formula><mml:math id="M476" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003ba;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula>-linear complementarity problems over symmetric cones based on the eligible kernel functions</article-title>. <source>Optim. Methods Softw</source>, <volume>27</volume>: <fpage>827</fpage>&#x02013;<lpage>843</lpage>,. <year>2012</year></mixed-citation></ref><ref id="R24"><label>24.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Lesaja</surname><given-names>G</given-names></name>, <name><surname>Castro</surname><given-names>J</given-names></name>, and <name><surname>Oganian</surname><given-names>A</given-names></name>. <part-title>Second Order Cone formulation of Continuous CTA Model</part-title>. <source>Lecture Notes in Computer Science 9867</source>, <publisher-name>Springer</publisher-name>., <fpage>41</fpage>&#x02013;<lpage>53</lpage>, <year>2016</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R25"><label>25.</label><mixed-citation publication-type="confproc"><name><surname>Megiddo</surname><given-names>N</given-names></name>. <article-title>Pathways to the optimal set in linear programming</article-title>. In <name><surname>Megiddo</surname><given-names>N</given-names></name>, editor, <source>Progress in Mathematical Programming: Interior Point and Related Methods, pages 131&#x02013;158</source>. <collab>Springer Verlag</collab>, <conf-loc>New York</conf-loc>, <comment>1989.</comment>
<conf-name>Identical version in : Proceedings of the 6th Mathematical Programming Symposium of Japan, Nagoya, Japan</conf-name>, pages <fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>35</lpage>, <year>1986</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R26"><label>26.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Monteiro</surname><given-names>RDC</given-names></name> and <name><surname>Wright</surname><given-names>SJ</given-names></name>. <article-title>A superlinear infeasible-interior-point affine scaling algorithm for LCP</article-title>. <source>SIAM J. Optim</source>, <volume>6</volume>: <fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>20</lpage>, <year>1996</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R27"><label>27.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Peng</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name>, and <name><surname>Terlaky</surname><given-names>T</given-names></name>. <part-title>New complexity analysis of primal-dual Newton methods for <inline-formula><mml:math id="M477" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003ba;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> - nonlinear complementarity problems</part-title>. In <name><surname>Frenk</surname><given-names>H</given-names></name>, <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name>, <name><surname>Terlaky</surname><given-names>T</given-names></name> and <name><surname>Zhang</surname><given-names>S</given-names></name>, eds., <source>High Performance Optimization</source>, pages <fpage>245</fpage>&#x02013;<lpage>265</lpage>, <publisher-name>Kluwer Academic Publication</publisher-name>, <publisher-loc>Boston</publisher-loc>, <year>1999</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R28"><label>28.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Peng</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name>, and <name><surname>Terlaky</surname><given-names>T</given-names></name>. <article-title>Self-regular functions and new search directions for linear and semidefinite optimization</article-title>. <source>Math. Program., Ser. A</source>, <volume>93</volume>:<fpage>129</fpage>&#x02013;<lpage>171</lpage>, <year>2002</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R29"><label>29.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Peng</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name>, and <name><surname>Terlaky</surname><given-names>T</given-names></name>. <source>Self-Regularity: A New Paradigm for Primal-Dual Interior-Point Algorithms</source>. <publisher-name>Princeton University Press</publisher-name>, <year>2002</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R30"><label>30.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Peng</surname><given-names>J</given-names></name>, <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name> and <name><surname>Terlaky</surname><given-names>T</given-names></name>. <part-title>New complexity analysis of primal-dual Newton methods for <inline-formula><mml:math id="M478" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x003ba;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:math></inline-formula> linear complementarity problems</part-title>. In: <name><surname>Frenk</surname><given-names>H</given-names></name>, <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name>, <name><surname>Terlaky</surname><given-names>T</given-names></name> and <name><surname>Zhang</surname><given-names>S</given-names></name> (editors), <source>High Performance Optimization</source>, pp. <fpage>245</fpage>&#x02013;<lpage>265</lpage>, <publisher-name>Kluwer Academic Publishers</publisher-name>, <publisher-loc>Boston, MA</publisher-loc>, <year>1999</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R31"><label>31.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Liu</surname><given-names>X</given-names></name> and <name><surname>Potra</surname><given-names>FA</given-names></name>. <article-title>Corrector-predictor methods for sufficient linear complementarity problems in a wide neighborhood of the central path</article-title>. <source>SIAM J. Optim</source>, <volume>17</volume>: <fpage>871</fpage>&#x02013;<lpage>890</lpage>, <year>2006</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R32"><label>32.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Renegar</surname><given-names>J</given-names></name>. <source>A Mathematical View of Interior-Point Methods in Convex Optimization</source>. <publisher-name>MPS/SIAM Ser. Optim., SIAM</publisher-name>, <publisher-loc>Philadelphia</publisher-loc>, <year>2001</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R33"><label>33.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name>, <name><surname>Terlaky</surname><given-names>T</given-names></name>, and <name><surname>Vial</surname><given-names>J. Ph.</given-names></name>. <source>Theory and Algorithms for Linear Optimization. An Interior-Point Approach</source>. <publisher-name>Springer Science</publisher-name>, <year>2005</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R34"><label>34.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>V&#x000e4;liaho</surname><given-names>H</given-names></name>. <inline-formula><mml:math id="M479" display="inline"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">*</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula><article-title>-matrices are just sufficient</article-title>. <source>Linear Algebra Appl</source>, <volume>239</volume>: <fpage>103</fpage>&#x02013;<lpage>108</lpage>, <year>1996</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R35"><label>35.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Wang</surname><given-names>GQ</given-names></name>, <name><surname>Bai</surname><given-names>YQ</given-names></name>, and <name><surname>Roos</surname><given-names>C</given-names></name>. <article-title>Primal-Dual Interior-Point Algorithms for Semidefinite Optimization Based on a Simple Kernel Function</article-title>. <source>J Math Model Algor</source>., <volume>4</volume>:<fpage>409</fpage>&#x02013;<lpage>433</lpage>, <year>2005</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R36"><label>36.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Wright</surname><given-names>SJ</given-names></name> and <name><surname>Zhang</surname><given-names>Y</given-names></name>. <article-title>A superquadratic infeasible-interior-point method for linear complementarity problems</article-title>. <source>Math. Program</source>, <volume>73</volume>: <fpage>269</fpage>&#x02013;<lpage>289</lpage>, <year>1996</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R37"><label>37.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Ye</surname><given-names>Y</given-names></name>. <article-title>On homogeneous and self-dual algorithms for LCP</article-title>. <source>Math. Program</source>, <volume>76</volume>: <fpage>211</fpage>&#x02013;<lpage>221</lpage>, <year>1997</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R38"><label>38.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Zhang</surname><given-names>PA</given-names></name> and <name><surname>Li</surname><given-names>XS</given-names></name>. <article-title>An infeasible-start path-following method for monotone LCPs</article-title>. <source>Math. Comput. Model</source>, <volume>38</volume>: <fpage>23</fpage>&#x02013;<lpage>31</lpage>, <year>2003</year>.</mixed-citation></ref></ref-list></back><floats-group><fig position="float" id="F1"><label>Figure 1.</label><caption><p id="P180">Generic barrier-based IPM for LCP</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2060838-f0001" position="float"/></fig><fig position="float" id="F2"><label>Figure 2.</label><caption><p id="P181">Results of the test example (rounded to two decimal places).</p></caption><graphic xlink:href="nihms-2060838-f0002" position="float"/></fig><table-wrap position="float" id="T1"><label>Table 1.</label><caption><p id="P182">Results of solving monotone LCPs using Algorithm.</p></caption><table frame="box" rules="cols"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><thead><tr><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">
<italic toggle="yes">&#x003b8;</italic>
</th><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">
<italic toggle="yes">&#x003c4;</italic>
</th><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">
<italic toggle="yes">&#x003f5;</italic>
</th><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">n</th><th colspan="4" align="center" valign="middle" rowspan="1"># iterations CPU time (sec)<hr/></th></tr><tr><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1"/><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1"/><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1"/><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1"/><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">New &#x003a8; Default step size</th><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Classical &#x003a8; Default step size</th><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">New &#x003a8; <italic toggle="yes">&#x003b1;</italic> max</th><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Classical &#x003a8; <italic toggle="yes">&#x003b1;</italic> max</th></tr><tr><th colspan="8" align="center" valign="bottom" rowspan="1">
<hr/>
</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">0.9</td><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">3</td><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">0.001</td><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">10</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">11926</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">2693</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">7</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">7</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">1.03125</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.234375</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">20</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">24185</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">5568</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">9</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">9</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">3.984375</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.984375</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">50</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">47518</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">11146</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">9</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">9</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">31.96875</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">8.375</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.015625</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">100</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">83333</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">19875</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">10</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">10</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">249.28125</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">55.578125</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.015625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.015625</td></tr><tr><td colspan="8" align="center" valign="middle" rowspan="1">
<hr/>
</td></tr><tr><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">0.5</td><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">3</td><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">0.001</td><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">10</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">4683</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">980</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">14</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">15</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.40625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.09375</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">20</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">7303</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">1555</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">15</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">15</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">1.21875</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.25</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">50</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">13438</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">2933</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">16</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">16</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">8.609375</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">2.3125</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.015625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">100</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">22676</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">5051</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">17</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">17</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">70.40625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">12.921875</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.015625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.125</td></tr><tr><td colspan="8" align="center" valign="middle" rowspan="1">
<hr/>
</td></tr><tr><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">0.9</td><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">10</td><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">0.001</td><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">10</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">19900</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">4619</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">7</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">7</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">1.71875</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.40625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">20</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">36685</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">8585</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">9</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">9</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">6.171875</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">1.515625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">50</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">63781</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">15138</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">8</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">8</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">43.125</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">10.703125</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">100</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">104006</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">24961</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">9</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">9</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">297.796875</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">71.28125</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.078125</td></tr><tr><td colspan="8" align="center" valign="middle" rowspan="1">
<hr/>
</td></tr><tr><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">0.9</td><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">10</td><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">0.00001</td><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">10</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">32524</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">7548</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">10</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">10</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">2.859375</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.6875</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.015625</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">20</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">53907</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">12623</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">11</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">11</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">9.234375</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">2.140625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">50</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">92695</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">22026</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">10</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">10</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">64.15625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">14.453125</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.109375</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.015625</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">100</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">149994</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">35988</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">11</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">11</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">452.671875</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">104.734375</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td colspan="8" align="center" valign="middle" rowspan="1">
<hr/>
</td></tr><tr><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">
<inline-formula>
<mml:math id="M480" display="inline"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>n</mml:mi></mml:msqrt></mml:math>
</inline-formula>
</td><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">3</td><td rowspan="8" align="left" valign="middle" colspan="1">0.001</td><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">10</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">3747</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">767</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">25</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">25</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.3125</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.078125</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">20</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">5099</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">1045</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">40</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">40</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.859375</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.171875</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.015625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">50</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">7904</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">1627</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">71</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">71</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">6.15625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.921875</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.0</td></tr><tr><td rowspan="2" align="left" valign="middle" colspan="1">100</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">11469</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">2362</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">110</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">110</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">33.625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">7.40625</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.125</td><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.03125</td></tr></tbody></table></table-wrap></floats-group></article>