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    jamp
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    <journal-title>
     Journal of Applied Mathematics and Physics
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    2327-4352
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    2327-4379
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   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jamp.2025.1310186
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   <article-id pub-id-type="publisher-id">
    jamp-146380
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    <subj-group subj-group-type="heading">
     <subject>
      Articles
     </subject>
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    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    Wavelet Basis and Fourier Transform Approach to Path Integral Formulation of Electron Dynamics
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Tommi
      </surname>
      <given-names>
       Höynälänmaa
      </given-names>
     </name>
    </contrib>
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    <addr-line>
     aFaculty of Engineering and Natural Sciences, Tampere University, Tampere, Finland
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     10
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     10
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     2025
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    13
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    10
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    3250
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    3267
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      29,
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      August
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      2025
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    <date date-type="published">
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      12,
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     <month>
      August
     </month>
     <year>
      2025
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    </date> 
    <date date-type="accepted">
     <day>
      12,
     </day>
     <month>
      October
     </month>
     <year>
      2025
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
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    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    We present a method for the path integral formulation of electronic structure simulation. The time evolution operator is represented as matrix in a basis consisting of Deslauriers-Dubuc or Daubechies wavelets. We present an approximation of the path integral kernel and a method for calculating wavefunctions. The kernel is tested by finding wavefunctions and eigenenergies of one-dimensional and three-dimensional harmonic oscillators and hydrogen atom in one and three dimensions.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Path Integral
    </kwd> 
    <kwd>
      Wavelet
    </kwd> 
    <kwd>
      Quantum Chemistry
    </kwd> 
    <kwd>
      Hydrogen Atom
    </kwd> 
    <kwd>
      Quantum Physics
    </kwd> 
    <kwd>
      Fourier Transform
    </kwd>
   </kwd-group>
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  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>The path integral formulation of quantum dynamics was developed by Richard Feynman in 1948. It generalizes the action principle of classical mechanics. In path integral formulation, the transient state at time 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       t 
     </mi> 
    </math> of a quantum system is obtained from the initial state 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi>
        Ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ℝ 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mi>
           K 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              b 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             ; 
           </mo> 
           <msub> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           Ψ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msub> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (1)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        U 
      </mi> 
      <mo>
        ^ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> is the time evolution operator and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       d 
     </mi> 
    </math> is the dimensionality of the system, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> or 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. The kernel is given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msubsup> 
        <mrow> 
         <mi>
           exp 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mtext>
           i 
         </mtext> 
         <mi>
           ℏ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mi>
          S 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           [ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ˙ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mo>
           ] 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mi mathvariant="script">
        D 
      </mi> 
      <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (2)</p>
   <p>where the integration is carried out over all paths with 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and the action is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        S 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         [ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ] 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msubsup> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </msubsup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mtext>
        d 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (3)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        L 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
          <mo>
            ˙ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is the Lagrangian of the system. See Ref. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-1">
     [1]
    </xref> for more details.</p>
   <p>The path-integral method is often applied by using an imaginary time variable <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-2">
     [2]
    </xref>. Svensson <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-3">
     [3]
    </xref> discusses the computation of the hydrogen atom with the path integral method. Ho and Inomata <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-4">
     [4]
    </xref> and Steiner <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-5">
     [5]
    </xref> present an exact treatment of the hydrogen atom with path integral formulation. Path integral treatment of the quantum mechanical harmonic oscillator has been given, for example, by Ruokosenmäki and Rantala <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-6">
     [6]
    </xref>. They used a real time variable.</p>
   <p>Wavelets are a basis function set constructed by dilatations and translations of so-called mother scaling function and mother wavelet. Mathematical theory of interpolating wavelets has been developed by Chui and Li <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-7">
     [7]
    </xref> and Donoho <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-8">
     [8]
    </xref>. Höynälänmaa <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-9">
     [9]
    </xref> has generalized these results for the multivariate case. Goedecker <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-10">
     [10]
    </xref> gives an application-oriented introduction to interpolating wavelets. Höynälänmaa et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-11">
     [11]
    </xref> have made Hartree-Fock calculations of atoms using an interpolating wavelet basis. Höynälänmaa and Rantala <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-12">
     [12]
    </xref> have also made three-dimensional Hartree-Fock and Density Functional Theory calculations using interpolating wavelets for some atoms and two-atom molecules. Orthonormal wavelets are presented, e.g., by Daubechies <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-13">
     [13]
    </xref>.</p>
   <p>Here, we use the Deslauriers-Dubuc interpolating wavelets <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-14">
     [14]
    </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-15">
     [15]
    </xref> and Daubechies orthonormal wavelets <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-13">
     [13]
    </xref>. Also, atomic units ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        e 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ℏ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        4 
      </mn> 
      <mi>
        π 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>) and the unitary angular frequency definition of the Fourier transform are used throughout this article. We abbreviate “atomic units” by a.u. and units “Hartree” and “Bohr” by Ha and B. Also, a stationary wavefunction is denoted by 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       χ 
     </mi> 
    </math> as the symbol 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ψ 
     </mi> 
    </math> is used for wavelets.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Path Integral Formulation</title>
   <p>For a stationary system, the time evolution operator is given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         U 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mtext>
        exp 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (4)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mover accent="true"> 
      <mi>
        H 
      </mi> 
      <mo>
        ^ 
      </mo> 
     </mover> 
    </math> is the Hamiltonian operator of the system. The time evolution of an eigenstate of a stationary system 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mtext>
        exp 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (5)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         Ψ 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is an eigenstate of the time-independent Hamiltonian and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is its energy.</p>
   <p>In path integral formulation, the kernel (2) can be represented <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-1">
     [1]
    </xref> as</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munder> 
       <mrow> 
        <mtext>
          lim 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
      </munder> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mtext>
              i 
            </mtext> 
            <mi>
              ϵ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ℝ 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ℝ 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mtext>
           exp 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mi>
           N 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mtext>
        d 
      </mtext> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ⋯ 
      </mo> 
      <mtext>
        d 
      </mtext> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (6)</p>
   <p>For a one-particle system, the action 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is given by <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-16">
     [16]
    </xref></p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        ϵ 
      </mi> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 n 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mrow> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
                <mo>
                  − 
                </mo> 
                <mn>
                  1 
                </mn> 
               </mrow> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mi>
               ϵ 
             </mi> 
            </mfrac> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mi>
             n 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (7)</p>
   <p>and</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ϵ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mi>
         N 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (8)</p>
   <p>We also define 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>. The Trotter kernel is an approximation of the path-integral kernel <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-6">
     [6]
    </xref> given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mtext>
          Δ 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mtext>
              iΔ 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mtext>
        exp 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mtext>
              Δ 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               | 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mtext>
              Δ 
            </mtext> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (9)</p>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Wavelet Bases</title>
   <sec id="s3_1">
    <title>3.1. Interpolating Wavelets</title>
    <p>The basis function set is constructed in the same way as in Ref. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-12">
      [12]
     </xref> (Section 3). We assume that 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        φ 
      </mi> 
     </math> is some Deslauriers-Dubuc mother scaling function <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-7">
      [7]
     </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-9">
      [9]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-14">
      [14]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-15">
      [15]
     </xref> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        d 
      </mi> 
     </math> is the dimensionality of the domain 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. The multiresolution analysis for interpolating wavelets may be constructed either in the space of bounded and uniformly continuous functions 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mtext>
          u 
        </mtext> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> or in the space of continuous functions vanishing at infinity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
          <mi>
            d 
          </mi> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Both of these spaces use the supremum norm.</p>
    <p>The mother scaling function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        φ 
      </mi> 
     </math> satisfies the relation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (10)</p>
    <p>and the mother wavelet is given by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. We assume that the filter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is finite in this article. This is true at least for Deslauriers-Dubuc wavelets. The doubly indexed scaling functions are given by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and the doubly indexed wavelets by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. The dual scaling functions are defined by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msup> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msup> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and the dual wavelets by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msup> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msup> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> where</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <munder> 
        <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ν 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (11)</p>
    <p>and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          ν 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           ν 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           ν 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>When an interpolating wavelet basis is constructed, we select the minimum resolution level 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           min 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and an arbitrary function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        f 
      </mi> 
     </math> in the space where the MRA is constructed can be represented as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (12)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             ψ 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. In practical computations, we truncate the basis set to be finite. We also define</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                ψ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (13)</p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ψ 
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           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mi>
           s 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
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                 φ 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
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                 ψ 
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               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               s 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (14)</p>
    <p>For the three-dimensional case, we define</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (15)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
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       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
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             1 
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            <mo>
              ] 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </mstyle> 
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              [ 
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            ] 
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         </mrow> 
        </mrow> 
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        <mo>
          ( 
        </mo> 
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          <mi>
            x 
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         </mstyle> 
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          ) 
        </mo> 
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          ψ 
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            s 
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               , 
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               j 
             </mi> 
             <mo>
               , 
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             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
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          ) 
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          ψ 
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               , 
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             </mi> 
             <mo>
               , 
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         </mrow> 
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          ( 
        </mo> 
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            x 
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        </mrow> 
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          ) 
        </mo> 
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         , 
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     </math> (16)</p>
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           j 
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           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
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           ˜ 
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           j 
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           , 
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         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
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           ˜ 
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           j 
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           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
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         ⊗ 
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           φ 
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           ˜ 
         </mo> 
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           j 
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         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
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           , 
         </mo> 
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         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
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           ψ 
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           ˜ 
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               j 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
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         ⊗ 
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           ψ 
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           ˜ 
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            s 
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               , 
             </mo> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
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           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ⊗ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ψ 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mrow> 
            <mo>
              ] 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (18)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. Now, an arbitrary function in the space where the MRA is constructed can be represented as</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ℤ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ℤ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (19)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            s 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          〈 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             ψ 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mstyle> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          〉 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         \ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>There is an alternative way to index the multi-dimensional basis functions in a three-dimensional point grid. In this formulation, the index is a point located at the “peak” of the basis function (for the mother scaling function, this peak is located at the origin).</p>
    <p>Define</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           ℤ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (20)</p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> (21)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. Define sets 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (22)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         \ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         for 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         &gt; 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           min 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (23)</p>
    <p>The point grid 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        G 
      </mi> 
     </math> shall be some finite subset of 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          V 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             max 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. We use only bases with one or two resolution levels 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        j 
      </mi> 
     </math> in this article. We define</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mo>
         ∩ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (24)</p>
    <p>for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           min 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Define</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   min 
                 </mtext> 
                </mrow> 
               </msub> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 min 
               </mtext> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
                <mo>
                  / 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 min 
               </mtext> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               and 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               even 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                ψ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     k 
                   </mi> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  / 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 min 
               </mtext> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               and 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               odd 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (25)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 φ 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   min 
                 </mtext> 
                </mrow> 
               </msub> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 min 
               </mtext> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 φ 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
                <mo>
                  / 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 min 
               </mtext> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               and 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               even 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 ψ 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     k 
                   </mi> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  / 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               ; 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 min 
               </mtext> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               and 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               odd 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (26)</p>
    <p>When 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           min 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> define</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ⊗ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ⊗ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (27)</p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ζ 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ⊗ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ⊗ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (28)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msup> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>One-dimensional case is similar. We set 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          Q 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          Z 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ζ 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msup> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_2">
    <title>3.2. Orthonormal Wavelets</title>
    <p>We define the basis indices by 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         ∪ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           : 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is a finite set of integer numbers (usually a range of integers). Now, the basis functions are defined by</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                φ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   min 
                 </mtext> 
                </mrow> 
               </msub> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msup> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mo>
                  / 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mi>
               φ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
               </msup> 
               <mo>
                 ⋅ 
               </mo> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 min 
               </mtext> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                ψ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mo>
               = 
             </mo> 
             <msup> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mrow> 
                   <mi>
                     j 
                   </mi> 
                   <mo>
                     − 
                   </mo> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </mrow> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
                <mo>
                  / 
                </mo> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mn>
                  2 
                </mn> 
                <mrow> 
                 <mi>
                   j 
                 </mi> 
                 <mo>
                   − 
                 </mo> 
                 <mn>
                   1 
                 </mn> 
                </mrow> 
               </msup> 
               <mo>
                 ⋅ 
               </mo> 
               <mo>
                 − 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mo>
               &gt; 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mtext>
                 min 
               </mtext> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (29)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         I 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        φ 
      </mi> 
     </math> is the mother scaling function of the wavelet family, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ψ 
      </mi> 
     </math> is the mother wavelet of the wavelet family.</p>
    <p>We have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (30)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ψ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (31)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        M 
      </mi> 
     </math> is a positive integer, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are real numbers, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          b 
        </mi> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>An arbitrary function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          L 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          ℝ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> can be represented as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <munderover> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </munderover> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          ψ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (32)</p>
    <p>where</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mtext>
                min 
              </mtext> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (33)</p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          d 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ψ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mi>
            f 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (34)</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Stationary State Energies and Wavefunctions</title>
   <p>Fourier transform has been used to determine the energy spectrum of a quantum mechanical system with path integral formulation, e.g., by Gholizadehkalkhoran et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-17">
     [17]
    </xref>.</p>
   <p>A stationary state 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       χ 
     </mi> 
    </math> of a quantum mechanical system can be represented by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        χ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (35)</p>
   <p>where functions 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are the eigenstates of the Hamiltonian operator of the system and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are complex numbers. The time evolution of the stationary states is given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Ψ 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <munderover> 
       <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
        <mo>
          ∑ 
        </mo> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </munderover> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <mi>
        exp 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (36)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are the energies of the eigenstates. Suppose that we have a fixed point 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        ∈ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mi>
         ℝ 
       </mi> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> and define 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        g 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        Ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. By making a Fourier transform, we obtain</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <msqrt> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msqrt> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ∞ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             exp 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mtext>
               i 
             </mtext> 
             <mi>
               ω 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mrow> 
          <msqrt> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
           </mrow> 
          </msqrt> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <munderover> 
         <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           χ 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ∞ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mi>
             ∞ 
           </mi> 
          </msubsup> 
          <mrow> 
           <mtext>
             exp 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mtext>
               i 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
             </msub> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             exp 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mtext>
               i 
             </mtext> 
             <mi>
               ω 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
        <munderover> 
         <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
          <mo>
            ∑ 
          </mo> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            = 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </mrow> 
         <mi>
           ∞ 
         </mi> 
        </munderover> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           χ 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mi>
          δ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mi>
            ω 
          </mi> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msub> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (37)</p>
   <p>Thus, we may compute the eigenenergies of the system from the Fourier spectrum of function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       g 
     </mi> 
    </math>.</p>
   <p>Suppose that we have a stationary system with initial state 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        Ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and final state 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        Ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and assume that the time interval 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is small. We have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          exp 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            i 
          </mtext> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mtext>
        i 
      </mtext> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (38)</p>
   <p>from which we obtain</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mtext>
          Δ 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mtext>
        Im 
      </mtext> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           χ 
         </mi> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           χ 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           χ 
         </mi> 
         <mi>
           i 
         </mi> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> (39)</p>
   <p>and</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         〈 
       </mo> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         〉 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ≈ 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mtext>
          Δ 
        </mtext> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mtext>
        Im 
      </mtext> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ℝ 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              χ 
            </mi> 
            <mi>
              f 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              χ 
            </mi> 
            <mi>
              i 
            </mi> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                χ 
              </mi> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mtext>
            * 
          </mtext> 
         </msup> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (40)</p>
   <p>The initial function of the time evolution should be chosen so that it has a broad Fourier spectrum and it should also contain both even and odd terms. So, we chose to approximate the sum of delta function and its derivative at the origin with a scaling function centred at the origin and its derivative in the one-dimensional case. In some calculations function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is used instead of the derivative. In three dimensions, the tensor products of functions 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> are used.</p>
   <p>The continuous Fourier transform is computed by the method described in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-18">
     [18]
    </xref> (Section 2). We have also generalized it into three dimensions.</p>
   <p>Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        j 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> be the points where the wavefunction of state 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       k 
     </mi> 
    </math> shall be calculated. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        Ψ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> be the spacing between points in the Fourier spectrum 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. We have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        Δ 
      </mi> 
      <mi>
        E 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> (41)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       N 
     </mi> 
    </math> is the number of discrete computation points for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> is the time step. We approximate the Dirac 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       δ 
     </mi> 
    </math> functions in Equation (37) with a Gaussian function and we assume that the overlaps of the approximated peaks can be neglected. The square of each Gaussian peak is another Gaussian peak and the peak 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       k 
     </mi> 
    </math> is fitted to the Gaussian distribution</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mtext>
        exp 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 E 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <msubsup> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (42)</p>
   <p>using the computed values of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math>. Define</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <msub> 
             <mi>
               E 
             </mi> 
             <mi>
               k 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> (43)</p>
   <p>and</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 E 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <mtext>
                Δ 
              </mtext> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mo>
                ^ 
              </mo> 
             </mover> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <msub> 
               <mi>
                 E 
               </mi> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </msub> 
              <mo>
                − 
              </mo> 
              <mtext>
                Δ 
              </mtext> 
              <mi>
                E 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             | 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (44)</p>
   <p>Note that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mo>
              ^ 
            </mo> 
           </mover> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> is the Fourier transform of the autocorrelation function of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> multiplied by a constant. Let 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
          <msub> 
           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               j 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> be the undefined variables. We now set</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> (45)</p>
   <p>and</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <msup> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mtext>
          Δ 
        </mtext> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            π 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           σ 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mtext>
        exp 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mtext>
            Δ 
          </mtext> 
          <msup> 
           <mi>
             E 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <msubsup> 
           <mi>
             σ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (46)</p>
   <p>It follows that</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
      <msub> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msub> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> (47)</p>
   <p>and</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mi>
          Δ 
        </mi> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            ln 
          </mi> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               p 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <msup> 
              <mi>
                p 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
             <mrow> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mi>
                j 
              </mi> 
             </mrow> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (48)</p>
   <p>The FWHM (full width at half maximum) 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mtext>
         Γ 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> of the peak 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       k 
     </mi> 
    </math> computed at point 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> determines quantity 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         σ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <msqrt> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            ln 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msub> 
       <mi>
         Γ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (49)</p>
   <p>The product of the height of a peak and its FWHM determines the probability density of eigenstate 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> at the point 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         j 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> where the spectrum is computed, see formulas (47) and (49).</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>5. Approximation of Path Integral Kernel</title>
   <p>We assume that the potential 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       V 
     </mi> 
    </math> is time-independent. The kernel is approximated by setting 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        N 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Thus</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         K 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          ϵ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mtext>
              i 
            </mtext> 
            <mi>
              ϵ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msup> 
      <mstyle displaystyle="true"> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mo>
           ∫ 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ℝ 
           </mi> 
           <mi>
             d 
           </mi> 
          </msup> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mtext>
           exp 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mstyle> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mtext>
        d 
      </mtext> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (50)</p>
   <p>We have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         K 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          ϵ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mtext>
              i 
            </mtext> 
            <mi>
              ϵ 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msup> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> (51)</p>
   <p>where</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mi>
          I 
        </mi> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               ℝ 
             </mi> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mtext>
             exp 
           </mtext> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mtext>
               i 
             </mtext> 
             <msub> 
              <mi>
                S 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <msub> 
            <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               ℝ 
             </mi> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mtext>
             exp 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            i 
          </mtext> 
          <mi>
            ϵ 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                   </mstyle> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <msub> 
                   <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                   </mstyle> 
                   <mi>
                     a 
                   </mi> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   ϵ 
                 </mi> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <mfrac> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </mfrac> 
            <msup> 
             <mrow> 
              <mrow> 
               <mo>
                 ( 
               </mo> 
               <mrow> 
                <mfrac> 
                 <mrow> 
                  <msub> 
                   <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                   </mstyle> 
                   <mi>
                     b 
                   </mi> 
                  </msub> 
                  <mo>
                    − 
                  </mo> 
                  <msub> 
                   <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                    <mi>
                      x 
                    </mi> 
                   </mstyle> 
                   <mn>
                     1 
                   </mn> 
                  </msub> 
                 </mrow> 
                 <mi>
                   ϵ 
                 </mi> 
                </mfrac> 
               </mrow> 
               <mo>
                 ) 
               </mo> 
              </mrow> 
             </mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mtext>
          exp 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            i 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                ϵ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msubsup> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ϵ 
            </mi> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          × 
        </mo> 
        <mstyle displaystyle="true"> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mo>
             ∫ 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
            </msub> 
            <mo>
              ∈ 
            </mo> 
            <msup> 
             <mi>
               ℝ 
             </mi> 
             <mi>
               d 
             </mi> 
            </msup> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mtext>
             exp 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            i 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mi>
               ϵ 
             </mi> 
            </mfrac> 
            <msubsup> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
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               1 
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             <mn>
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             </mn> 
            </msubsup> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ϵ 
            </mi> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mn>
                 1 
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              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          exp 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mtext>
            i 
          </mtext> 
          <mfrac> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             ϵ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <msub> 
           <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mn>
             1 
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         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
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       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
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           <mi>
             π 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msup> 
        <mtext>
          exp 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            i 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mrow> 
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              </mn> 
              <mi>
                ϵ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
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              <msubsup> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
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                  x 
                </mi> 
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                </mi> 
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               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ϵ 
            </mi> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
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                <mi>
                  x 
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               </mstyle> 
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                 b 
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             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
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           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
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         <mo>
           ( 
         </mo> 
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          <mfrac> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             ϵ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (52)</p>
   <p>and</p>
   <p>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-"></xref> 
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         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
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         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
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           1 
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       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mtext>
        exp 
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         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
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             m 
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             ϵ 
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          </mfrac> 
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            − 
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            ϵ 
          </mi> 
          <mi>
            V 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
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                x 
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           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
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           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
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         ) 
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      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (53)</p>
   <p>Now</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <msub> 
         <mi>
           K 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msub> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msub> 
           <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
          </msub> 
          <mo>
            ; 
          </mo> 
          <mi>
            ϵ 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <mtext>
               i 
             </mtext> 
             <mi>
               ϵ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           d 
         </mi> 
        </msup> 
        <mtext>
          exp 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mtext>
            i 
          </mtext> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mfrac> 
             <mi>
               m 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mi>
                ϵ 
              </mi> 
             </mrow> 
            </mfrac> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msubsup> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msubsup> 
              <mo>
                + 
              </mo> 
              <msubsup> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 a 
               </mi> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
              </msubsup> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              − 
            </mo> 
            <mi>
              ϵ 
            </mi> 
            <mi>
              V 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mi>
                 b 
               </mi> 
              </msub> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mtd> 
      </mtr> 
      <mtr> 
       <mtd> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mtext>
            
        </mtext> 
        <mo>
          × 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mi>
             m 
           </mi> 
           <mi>
             ϵ 
           </mi> 
          </mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               b 
             </mi> 
            </msub> 
            <mo>
              + 
            </mo> 
            <msub> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mi>
               a 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          . 
        </mo> 
       </mtd> 
      </mtr> 
     </mtable> 
    </math> (54)</p>
   <p>We call this kernel the midpoint kernel.</p>
   <p>If function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       h 
     </mi> 
    </math> is radially symmetric (i.e., the potential is radially symmetric), we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mtext>
         i 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mo>
           ^ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (55)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        f 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          rad 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          rad 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. Note that the Fourier transform of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       f 
     </mi> 
    </math> in Equation (55) is one-dimensional. See Ref. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-1">
     [1]
    </xref> (Sections 3 - 11) for another Fourier transform-based approach to the path integral formulation.</p>
  </sec><sec id="s6">
   <title>6. Quantum Harmonic Oscillator and Hydrogen-Like Atom</title>
   <p>The potential of the one-dimensional harmonic oscillator is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        V 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <msubsup> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> (56)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       m 
     </mi> 
    </math> is the mass of the particle and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         ω 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the angular frequency. The potential of the isotropic three-dimensional harmonic oscillator is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        V 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <msubsup> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (57)</p>
   <p>The kernel for the one-dimensional harmonic oscillator can be computed exactly <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-1">
     [1]
    </xref>. We have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        K 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
        <mo>
          ; 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <mi>
              m 
            </mi> 
            <msub> 
             <mi>
               ω 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
            </msub> 
           </mrow> 
           <mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mtext>
              i 
            </mtext> 
            <mi>
              sin 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msub> 
               <mi>
                 ω 
               </mi> 
               <mn>
                 0 
               </mn> 
              </msub> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mtext>
        exp 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <msub> 
         <mi>
           S 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            cl 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (58)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          cl 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> is the classical action given by</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         S 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mtext>
          cl 
        </mtext> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           ω 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          sin 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             b 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mi>
             a 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mtext>
          cos 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           b 
         </mi> 
        </msub> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mi>
           a 
         </mi> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (59)</p>
   <p>By substituting the potential of the one-dimensional harmonic oscillator to Equation (53), we obtain</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        h 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msub> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mtext>
        exp 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <mfrac> 
         <mi>
           m 
         </mi> 
         <mi>
           ϵ 
         </mi> 
        </mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mfrac> 
           <mrow> 
            <msup> 
             <mi>
               ϵ 
             </mi> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msup> 
            <msubsup> 
             <mi>
               ω 
             </mi> 
             <mn>
               0 
             </mn> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
            </msubsup> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mfrac> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <msubsup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (60)</p>
   <p>Define</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        : 
      </mo> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         ϵ 
       </mi> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             ϵ 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
          <msubsup> 
           <mi>
             ω 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (61)</p>
   <p>and assume that 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        c 
      </mi> 
      <mo>
        &gt; 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. Now</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <msqrt> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </msqrt> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mtext>
        exp 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (62)</p>
   <p>Similarly, in the three-dimensional case, we have</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <msup> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mtext>
        exp 
      </mtext> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mtext>
          i 
        </mtext> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msup> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </msup> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (63)</p>
   <p>using Equation (55).</p>
   <p>The potential of a hydrogen-like atom is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        V 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         x 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> (64)</p>
   <p>in one dimension and</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        V 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mi>
         Z 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           | 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math> (65)</p>
   <p>in three dimensions. Here, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       Z 
     </mi> 
    </math> is the atomic number. The Trotter kernel for a hydrogen-like atom is computed by Equation (9) and the midpoint kernel by Equation (54).</p>
  </sec><sec id="s7">
   <title>7. Representation of Path-Integral Kernel in Wavelet Bases</title>
   <sec id="s7_1">
    <title>7.1. Interpolating Wavelets</title>
    <p>The interpolating mother scaling function can be represented as <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-7">
      [7]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-9">
      [9]
     </xref></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           ℤ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
         </msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (66)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        J 
      </mi> 
     </math> is some nonnegative integer and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         s 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, are constants that depend on the mother scaling function and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        J 
      </mi> 
     </math>. We define 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> to be the coefficients for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        J 
      </mi> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. We now have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
         </msup> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (67)</p>
    <p>for all 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (68)</p>
    <p>for all 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math> even integer, and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (69)</p>
    <p>for all 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         p 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        k 
      </mi> 
     </math> odd integer. We also have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ℓ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ℓ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           ℓ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (70)</p>
    <p>for all 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℓ 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ℓ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           ℓ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           ℤ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ℓ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (71)</p>
    <p>for all 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℓ 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           η 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           ℓ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <munder> 
        <mstyle displaystyle="true" mathsize="140%"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           β 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           ℤ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mi>
          β 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         δ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             β 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             ℓ 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (72)</p>
    <p>for all 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ℓ 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The matrix of the time evolution operator in the interpolating wavelet basis is</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ℝ 
            </mi> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mrow> 
              <msup> 
               <mi>
                 ℝ 
               </mi> 
               <mi>
                 d 
               </mi> 
              </msup> 
             </mrow> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 ζ 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
              <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
               <mi>
                 r 
               </mi> 
              </mstyle> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               K 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                <mi>
                  y 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
                <mi>
                  x 
                </mi> 
               </mstyle> 
               <mo>
                 ; 
               </mo> 
               <mi>
                 ϵ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                ζ 
              </mi> 
              <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
               <mi>
                 q 
               </mi> 
              </mstyle> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
              </mstyle> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mstyle mathsize="normal" mathvariant="bold"> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
             </mstyle> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (73)</p>
    <p>It follows from Equation (11) that the dual wavelets 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           ζ 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mstyle> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> are finite sums of delta distributions. Consequently, the integration over 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math> is actually a weighted sum of values of the function</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ℝ 
            </mi> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mo>
              ; 
            </mo> 
            <mi>
              ϵ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ζ 
           </mi> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
           </mstyle> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>in finite number of points 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         y 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math>. When 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         ℓ 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, we have</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ℝ 
            </mi> 
            <mi>
              d 
            </mi> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mi>
           K 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           ℓ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           ϵ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ζ 
        </mi> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (74)</p>
    <p>In one-dimensional case, define</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   min 
                 </mtext> 
                </mrow> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   min 
                 </mtext> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (75)</p>
    <p>and the integral over 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        x 
      </mi> 
     </math> in Equation (74) is approximated by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              y 
            </mi> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
            <mo>
              ; 
            </mo> 
            <mi>
              ϵ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ζ 
           </mi> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           J 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           ℤ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         K 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           y 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           ϵ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            q 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (76)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> or 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. For the three-dimensional case, define</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         T 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   min 
                 </mtext> 
                </mrow> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   min 
                 </mtext> 
                </mrow> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (77)</p>
    <p>and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtable columnalign="left"> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               if 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mo>
               ∈ 
             </mo> 
             <msub> 
              <mi>
                G 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   min 
                 </mtext> 
                </mrow> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               and 
             </mtext> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <msup> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mtext>
                   min 
                 </mtext> 
                </mrow> 
               </msub> 
               <mo>
                 + 
               </mo> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msup> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                q 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mi>
                i 
              </mi> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
                 
             </mtext> 
             <mtext>
               odd 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
          <mtr columnalign="left"> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mtd> 
           <mtd columnalign="left"> 
            <mrow> 
             <mtext>
               otherwise 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </mtd> 
          </mtr> 
         </mtable> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (78)</p>
    <p>for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         i 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Define also 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           q 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mstyle> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         : 
       </mo> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              s 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
             </mstyle> 
             <mrow> 
              <mo>
                [ 
              </mo> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
              <mo>
                ] 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mrow> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mo>
              [ 
            </mo> 
           </mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            [ 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mo>
            ] 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mo stretchy="false">
         ] 
       </mo> 
       <mo stretchy="false">
         ] 
       </mo> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (79)</p>
    <p>Now, we can approximate</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              ℝ 
            </mi> 
            <mn>
              3 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mo>
              , 
            </mo> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mo>
              ; 
            </mo> 
            <mi>
              ϵ 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             ζ 
           </mi> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              q 
            </mi> 
           </mstyle> 
          </msub> 
          <mrow> 
           <mo>
             ( 
           </mo> 
           <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </mstyle> 
           <mo>
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
          <mtext>
            d 
          </mtext> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             x 
           </mi> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ≈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            ℤ 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         K 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              j 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mtext>
               min 
             </mtext> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ; 
         </mo> 
         <mi>
           ϵ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             q 
           </mi> 
          </mstyle> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mi>
             J 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             T 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
             <mi>
               q 
             </mi> 
            </mstyle> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msup> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mstyle> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (80)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          ℤ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> or 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          q 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. We pick some value 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ≥ 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mtext>
             min 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, we use value 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> in Equation (66) and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          J 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> otherwise. The lower accuracy is used because the matrix elements where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         q 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math> belongs to the finer grid are significantly more complex to compute than the ones in the coarser grid.</p>
    <p>We use 8th-order Deslauriers-Dubuc wavelets for one-dimensional calculations and 4th-order Deslauriers-Dubuc wavelets for three-dimensional calculations.</p>
   </sec>
   <sec id="s7_2">
    <title>7.2. Orthonormal Wavelets</title>
    <p>In order to compute the values of the orthonormal wavelets, we use the representation</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <munder> 
        <mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"> 
         <mo>
           ∑ 
         </mo> 
        </mstyle> 
        <mrow> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
         <mo>
           ∈ 
         </mo> 
         <mi>
           ℤ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </munder> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            J 
          </mi> 
         </msup> 
         <mi>
           x 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (81)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        J 
      </mi> 
     </math> is some nonnegative integer and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         w 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mi>
          α 
        </mi> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
       <mo>
         ∈ 
       </mo> 
       <mi>
         ℤ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, are constants that depend on the mother scaling function and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        J 
      </mi> 
     </math>. The matrix elements of the time-evolution operator are given by</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          K 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            j 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle displaystyle="true"> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mo>
            ∫ 
          </mo> 
          <mi>
            ℝ 
          </mi> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mstyle displaystyle="true"> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mo>
               ∫ 
             </mo> 
             <mi>
               ℝ 
             </mi> 
            </msub> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                ζ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mi>
                 j 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 k 
               </mi> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                y 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mi>
               K 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mrow> 
               <mi>
                 y 
               </mi> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <mi>
                 x 
               </mi> 
               <mo>
                 ; 
               </mo> 
               <mi>
                 ϵ 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                ζ 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msup> 
                <mi>
                  j 
                </mi> 
                <mo>
                  ′ 
                </mo> 
               </msup> 
               <mo>
                 , 
               </mo> 
               <msup> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
                <mo>
                  ′ 
                </mo> 
               </msup> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               x 
             </mi> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               y 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math> (82)</p>
    <p>with orthonormal wavelets. The 20th-order Daubechies wavelets are used in this study. We use only one-dimensional orthonormal wavelets.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s8">
   <title>8. Test Results</title>
   <p>Unless otherwise stated, the calculations use Deslauriers-Dubuc wavelets. The vertical axes of the energy spectra contain quantity 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           E 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         | 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>, where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is an approximation of function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> and function 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       g 
     </mi> 
    </math> is defined in Section 4. The notation of the spectra is the following:</p>
   <p>The construction of the basis sets has been presented in Section 3. For Deslauriers-Dubuc wavelets, the notation for the point grid 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       G 
     </mi> 
    </math> is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              min 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              max 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> (83)</p>
   <p>or</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        G 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msup> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              min 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              max 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msup> 
      <mo>
        ∪ 
      </mo> 
      <msup> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <msub> 
         <mi>
           j 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
        </msub> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <msup> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           { 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msubsup> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              min 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msubsup> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mo>
            ⋯ 
          </mo> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <msubsup> 
           <mi>
             k 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              max 
            </mtext> 
           </mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </msubsup> 
         </mrow> 
         <mo>
           } 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mi>
         d 
       </mi> 
      </msup> 
     </mrow> 
    </math> (84)</p>
   <p>where 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       d 
     </mi> 
    </math> is the dimensionality of the system, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math> or 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        d 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. For Daubechies wavelets, the notation for the basis set is</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              min 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            max 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (85)</p>
   <p>or</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        I 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              min 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            max 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        ∪ 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mtext>
              min 
            </mtext> 
           </mrow> 
          </msub> 
          <mo>
            + 
          </mo> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            , 
          </mo> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          : 
        </mo> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            min 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msubsup> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <mo>
          ⋯ 
        </mo> 
        <mo>
          , 
        </mo> 
        <msubsup> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mtext>
            max 
          </mtext> 
         </mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </msubsup> 
       </mrow> 
       <mo>
         } 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        . 
      </mo> 
     </mrow> 
    </math> (86)</p>
   <p>The time step 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         b 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> has been defined by Equations (6), (7), and (8). The scaling function resolution 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       J 
     </mi> 
    </math> has been defined in Section 7.</p>
   <sec id="s8_1">
    <title>8.1. Harmonic Oscillator</title>
    <p>The one-dimensional harmonic oscillator is calculated with the exact kernel, Trotter kernel, and midpoint kernel. We compute all these systems with both one and two resolution levels of the basis functions for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.0 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> and one resolution level for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.25 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> The mass of the particle is 1 a.u. and the angular frequency 0.1 radians. All these calculations yield the ground state energy 0.050265 Ha and the first excited state 0.150796 Ha or 0.149226 Ha. The basis 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           48 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           48 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is used for one-level calculations and the basis 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           48 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           48 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∪ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            8 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mn>
           5 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> for two-level calculations. We use scaling function resolution 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. The energy spectrum for the exact kernel is plotted in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref> and for the midpoint kernel in <xref ref-type="fig" rid="fig2">
      Figure 2
     </xref>. Both of these calculations use two resolution levels. The wavefunction of the one-dimensional harmonic oscillator calculated with the method described in Section 4 is plotted in <xref ref-type="fig" rid="fig3">
      Figure 3
     </xref>.</p>
    <p>The three-dimensional harmonic oscillator is calculated using the midpoint kernel and the Trotter kernel. The mass of the particle is 1 a.u. and the angular frequency 0.1 radians. We use basis 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and mother scaling function resolution 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. The resulting ground state energy for the midpoint kernel is 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.150796 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math> and the first excited state 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.249757 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math> for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4.0 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> For 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.0 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math>, the energies are 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.150796 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.251327 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>. The energy spectrum for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.0 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> is plotted in <xref ref-type="fig" rid="fig4">
      Figure 4
     </xref>. For the Trotter kernel, the energies are 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.150796 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.251327 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math> for both 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4.0 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.0 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s8_2">
    <title>8.2. Hydrogen Atom</title>
    <p>When the Deslauriers-Dubuc (interpolating) wavelets are used for the hydrogen atom the midpoint kernel calculations work for parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> but not for 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.5 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> So, we calculated this system with Daubechies (orthonormal) wavelets using both Trotter and midpoint kernels. For one resolution level calculations, the basis 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             48 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             48 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is used and for the two-level calculations, the basis 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             24 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             24 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ∪ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mo>
           ⋯ 
         </mo> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          } 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. We set the mother scaling function resolution to 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         J 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         5 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. The resulting ground state energies and first excited state energies are presented in <xref ref-type="fig" rid="fig5">
      Figure 5
     </xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig6">
      Figure 6
     </xref>. It can be seen that for the same time parameter, the midpoint kernel yields usually better energy compared to the Trotter kernel, but the Trotter kernel accepts smaller time parameters. The best energy for the Trotter kernel is 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.502655 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math> and if the energies smaller than the exact energy are neglected, we get 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.494801 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>. The best energy for the midpoint kernel is 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.496372 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>. As regards the first excited state, the best energy for the Trotter kernel is 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.125664 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math> and for the midpoint kernel 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.119381 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The best energy spectrum for the Trotter kernel is plotted in <xref ref-type="fig" rid="fig7">
      Figure 7
     </xref> and for the midpoint kernel in <xref ref-type="fig" rid="fig8">
      Figure 8
     </xref>. The radial probability density function of the hydrogen atom calculated in one dimension with the method described in Section 4 is plotted in <xref ref-type="fig" rid="fig9">
      Figure 9
     </xref>.</p>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-"></xref>Figure 1. Energy spectrum of the one-dimensional harmonic oscillator computed with the exact kernel.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724325-rId559.jpeg?20251015022910" />
    </fig>
    <fig id="fig2" position="float">
     <label>Figure 2</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-"></xref>Figure 2. Energy spectrum of the one-dimensional harmonic oscillator computed with the midpoint kernel.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724325-rId560.jpeg?20251015022910" />
    </fig>
    <fig id="fig3" position="float">
     <label>Figure 3</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-"></xref>Figure 3. Probability density function 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mi>
          
   F
  
         </mi>
  
         <mrow>
   
          <mo>
           
    (
   
          </mo> 
   
          <mi>
           
    x
   
          </mi> 
   
          <mo>
           
    )
   
          </mo>
  
         </mrow>
  
         <mo>
          
   =
  
         </mo>
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              | 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <mi>
               ψ 
             </mi> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                x 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              | 
            </mo>
    
           </mrow>
   
          </mrow> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msup> 
 
        </mrow>

       </math> of the one-dimensional harmonic oscillator computed with the exact kernel.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724325-rId561.jpeg?20251015022910" />
    </fig>
    <fig id="fig4" position="float">
     <label>Figure 4</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-"></xref>Figure 4. Energy spectrum of the three-dimensional harmonic oscillator calculated with the midpoint kernel.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724325-rId564.jpeg?20251015022909" />
    </fig>
    <fig id="fig5" position="float">
     <label>Figure 5</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-"></xref>Figure 5. Energies of the hydrogen atom ground state. “Midpoint” and “Trotter” denote the kernel type and “r.l.” stands for number of resolution levels.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724325-rId565.jpeg?20251015022909" />
    </fig>
    <fig id="fig6" position="float">
     <label>Figure 6</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-"></xref>Figure 6. Energies of the first excited state of the hydrogen atom. “Midpoint” and “Trotter” denote the kernel type and “r.l.” stands for number of resolution levels.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724325-rId566.jpeg?20251015022909" />
    </fig>
    <fig id="fig7" position="float">
     <label>Figure 7</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-"></xref>Figure 7. Energy spectrum of the hydrogen atom computed with the Trotter kernel in one dimension.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724325-rId567.jpeg?20251015022909" />
    </fig>
    <fig id="fig8" position="float">
     <label>Figure 8</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-"></xref>Figure 8. Energy spectrum of the hydrogen atom computed with the midpoint kernel in one dimension.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724325-rId568.jpeg?20251015022910" />
    </fig>
    <fig id="fig9" position="float">
     <label>Figure 9</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-"></xref>Figure 9. Radial probability density function 

       <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <msup> 
   
          <mrow> 
    
           <mrow>
     
            <mo>
              | 
            </mo> 
     
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                P 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 1 
               </mn> 
               <mtext>
                 s 
               </mtext> 
              </mrow> 
             </msub> 
             <mrow> 
              <mo>
                ( 
              </mo> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mo>
                ) 
              </mo> 
             </mrow> 
            </mrow> 
     
            <mo>
              | 
            </mo>
    
           </mrow>
   
          </mrow> 
   
          <mn>
           
    2
   
          </mn> 
  
         </msup> 
 
        </mrow>

       </math> of the hydrogen atom computed with the midpoint kernel in one dimension.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/1724325-rId569.jpeg?20251015022910" />
    </fig>
    <p>We make three-dimensional calculations of the hydrogen atom using the midpoint kernel and the Trotter kernel. The basis function set is 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             9 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             9 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         ∪ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            { 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mo>
             ⋯ 
           </mo> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            } 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>. The function 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          ^ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> for the midpoint kernel is calculated with formula (55). The sign of the midpoint kernel (54) has to be inverted in order to get the energy computation to work. We get energy 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.537212 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math> for the midpoint kernel with parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2.0 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> and value 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1.5 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> does not yield reasonable results. For the Trotter kernel, we get 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         E 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         0.471239 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         Ha 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math> with parameter 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.2 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> and value 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         Δ 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.125 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         a 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
       <mtext>
         u 
       </mtext> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> does not give reasonable results.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s9">
   <title>9. Conclusions</title>
   <p>The new issues in this article are:</p>
   <p>We estimate the goodness of the test results by comparing the energy eigenvalues to the exact energies of the test systems and comparing the computed probability density curves to the exact ones. The relative errors of the computed energies were:</p>
   <p>These results are good except for the last two. However, these energies are reasonable approximations. Our algorithm gave good results for the probability density functions: the computed and exact curves were almost the same. Both the Deslauriers-Dubuc wavelets and Daubechies wavelets were useful basis sets for the computations. It turned out that when the time step parameter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> is the same, the midpoint kernel usually gives better energy than the Trotter kernel for the hydrogen atom (one and three dimensions), but the Trotter kernel accepts smaller values for 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. The two kernels yield approximately the same energy for the harmonic oscillator.</p>
   <p>The purpose of the midpoint kernel is to be a more accurate approximation than the Trotter kernel while being practical to compute. For one-dimensional hydrogen atom computed with the midpoint kernel, the energies improve when the time step 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> is decreased. However, when the time step is too small, the results get worse. For one resolution level computation, this limit is about 0.125 and for two resolution levels, it is about 0.25.</p>
   <p>Interpolating wavelets were chosen as the basis function set because the calculation of operator matrix elements is simpler with them compared to the orthonormal wavelets. The matrix elements are computed by numerical integration for the Daubechies wavelets. See Section 3.1 for the computation of matrix elements with interpolating wavelets. Daubechies wavelets were used for the one-dimensional hydrogen atom computations because interpolating wavelets did not work well for them. We use 4th degree Deslauriers-Dubuc wavelets for three-dimensional calculations because the filter 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math> (10) for them is smaller than the corresponding filter for 8th degree wavelets and thus the matrix element computations using 4th order wavelets are faster. On the other hand, higher-order interpolating wavelets can represent higher-order polynomials accurately, leading to better approximations <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-10">
     [10]
    </xref>. The computation grids were chosen, so that they cover the range where the wavefunctions are significantly different from zero. For two resolution-level computations, the finer grid was used near the origin.</p>
   <p>Note that many different calculations yield exactly same energy values because the energy spectrum 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mover accent="true"> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         ^ 
       </mo> 
      </mover> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> is approximated by the Discrete Fourier Transform, for which the energy values are discrete. Ruokosenmäki <xref ref-type="bibr" rid="scirp.146380-16">
     [16]
    </xref> has discussed the behavior of the path integral kernel with small values of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mtext>
        Δ 
      </mtext> 
      <mi>
        t 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>, too.</p>
  </sec>
 </body><back>
  <ref-list>
   <title>References</title>
   <ref id="scirp.146380-ref1">
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    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
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   </ref>
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    <label>2</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Ruokosenmäki, I. and Rantala, T.T. (2019) Real-Time Diffusion Monte Carlo Method. Communications in Computational Physics, 25, 347-360. 
    </mixed-citation>
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   </ref>
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