<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20241031//EN" "JATS-journalpublishing1-4.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">ojs</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title>Open Journal of Statistics</journal-title>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2161-7198</issn>
      <issn pub-type="ppub">2161-718X</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Scientific Research Publishing</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.4236/ojs.2025.156025</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">ojs-147978</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group>
          <subject>Article</subject>
        </subj-group>
        <subj-group>
          <subject>Physics</subject>
          <subject>Mathematics</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>Improving Accuracy of Normal Approximation</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="western">
            <surname>Vrbik</surname>
            <given-names>Jan</given-names>
          </name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="aff1"><label>1</label> Department of Mathematics, Brock University, St. Catharines, Ontario, Canada </aff>
      <author-notes>
        <fn fn-type="conflict" id="fn-conflict">
          <p>The author declares no conflicts of interest regarding the publication of this paper.</p>
        </fn>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>27</day>
        <month>11</month>
        <year>2025</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">
        <month>11</month>
        <year>2025</year>
      </pub-date>
      <volume>15</volume>
      <issue>06</issue>
      <fpage>473</fpage>
      <lpage>491</lpage>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>17</day>
          <month>10</month>
          <year>2025</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>13</day>
          <month>12</month>
          <year>2025</year>
        </date>
        <date date-type="published">
          <day>16</day>
          <month>12</month>
          <year>2025</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© 2025 by the authors and Scientific Research Publishing Inc.</copyright-statement>
        <copyright-year>2025</copyright-year>
        <license license-type="open-access">
          <license-p> This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license ( <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ext-link> ). </license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri content-type="doi" xlink:href="https://doi.org/10.4236/ojs.2025.156025">https://doi.org/10.4236/ojs.2025.156025</self-uri>
      <abstract>
        <p>The Central Limit Theorem occasionally results in extremely slow convergence to the Normal distribution, making the corresponding approximation virtually useless (a typical example being the sample correlation coefficient). In most of these cases, there is a relatively easy way of substantially improving the approximation by including a few extra terms of the corresponding Edgeworth expansion to match not only the distribution’s mean and variance, but also its skewness and kurtosis. A further improvement is possible by transforming the studied sample statistic to fully remove the skewness; this simplifies the resulting approximation, making it also more accurate. All this is amply demonstrated by many practical examples.</p>
      </abstract>
      <kwd-group kwd-group-type="author-generated" xml:lang="en">
        <kwd>Central Limit Theorem</kwd>
        <kwd>Distribution’s Cumulants</kwd>
        <kwd>Edgeworth Series</kwd>
        <kwd>Sample-Mean Transformation</kwd>
        <kwd>Skewness Removal</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1">
      <title>1. Introduction</title>
      <p>This article demonstrates how the distribution of any sample statistic meeting the conditions of the Central Limit Theorem (CLT) [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>] and having the first four <italic>finite</italic> moments can be approximated with high accuracy by considering two more terms of the corresponding Edgeworth expansion [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]; this then allows us to use the correspondingly improved approximation even with relatively small sample sizes. The key component essential for the new technique to achieve this goal lies in the proper utilization of <italic>cumulants</italic> of a distribution; the article’s first section provides a summary of relevant formulas.</p>
      <p>The second section then explains how cumulants help to find higher moments of a <italic>sample mean</italic>, which then enables us to extend the usual Normal approximation of its distribution by two extra terms (as done in Section 3), to match the distribution’s <italic>skewness</italic> and <italic>kurtosis</italic>. This yields a substantial improvement in the resulting accuracy, as illustrated by several examples.</p>
      <p>We then proceed (in Section 4) to show how the same approach applies to any <italic>function</italic>of a sample mean, and how to utilize this method to find a specific function to remove the resulting skewness (in Section 5), automatically achieving a further, often dramatic, improvement. Section 6 demonstrates how to extend the new technique to a function of <italic>several</italic> sample means.</p>
    </sec>
    <sec id="sec2">
      <title>2. Distribution’s Cumulants</title>
      <p>It is well known that expanding the <italic>moment generating function</italic> (MGF), defined as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mi> X </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mtext> e </mml:mtext><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> X </mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , of a <italic>random variable</italic> (RV) <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> in powers of <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> provides an easy way of computing <italic>simple</italic> moments, defined by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> ˙ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , of the corresponding distribution, thus</p>
      <disp-formula id="FD1">
        <label>(1)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>M</mml:mi>
              <mml:mi>X</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:mo>˙</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>!</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>This implies that, when similarly expanding</p>
      <disp-formula id="FD2">
        <label>(2)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>M</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>X</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>M</mml:mi>
              <mml:mi>X</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mtext>e</mml:mtext>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>!</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> ˙ </mml:mo></mml:mover><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the <italic>expected value</italic> of <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the coefficients of this expansion are <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> μ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , i.e. <italic>central</italic> moments of the same distribution.</p>
      <p>Finally, expanding the following <italic>cumulant generating function</italic> (CGF)</p>
      <disp-formula id="FD3">
        <label>(3)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>C</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>ln</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>M</mml:mi>
              <mml:mi>X</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>!</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>defines the distribution’s <italic>cumulants</italic>[<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>], denoted <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Since MGF of a sum of independent RVs is a <italic>product</italic> of the individual MGFs, the corresponding CGF becomes the <italic>sum</italic> of the individual <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> C </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> functions; this implies that, to get the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> j </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> th </mml:mtext></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cumulant of an <italic>independent sum</italic>, all we have to do is to <italic>add</italic> the individual <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ’s.</p>
      <p>The following formula</p>
      <disp-formula id="FD4">
        <label>(4)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ln</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>M</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>X</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>ln</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>M</mml:mi>
              <mml:mi>X</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mi>μ</mml:mi>
            <mml:mi>t</mml:mi>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>implies that</p>
      <disp-formula id="FD5">
        <label>(5)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:munderover>
                  <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>∞</mml:mi>
                </mml:munderover>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>μ</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mo>!</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>!</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which shows that all cumulants (with the exception of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> μ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) are functions of<italic>central</italic> moments. For the first several such cumulants we get: <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (the variance), <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:msubsup><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , etc.</p>
      <p>When similarly expanding <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> exp </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in powers of <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the coefficient of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> yields <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , resulting in </p>
      <disp-formula id="FD6">
        <label>(6)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD7">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD8">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>3</mml:mn>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD9">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mn>5</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>5</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>10</mml:mn>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD10">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mn>6</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>6</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>15</mml:mn>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>10</mml:mn>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>3</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>15</mml:mn>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msubsup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD11">
        <mml:math>
          <mml:mo>⋮</mml:mo>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Note that the coefficients of individual terms in each such <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> expansion equal to the number of different <italic>partitionings</italic> of a group of <inline-formula><mml:math><mml:mi> j </mml:mi></mml:math></inline-formula> distinct objects into subsets whose sizes are given by the corresponding <inline-formula><mml:math><mml:mi> κ </mml:mi></mml:math></inline-formula> indices, assuming that interchanging subsets of the same size is inconsequential (e.g. dividing 6 people into three groups of 2 people each can be done in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn> 6 </mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 15 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ways, giving us the coefficient of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the expansion of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mn> 6 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). Also note that subsets of size <italic>one</italic> are not allowed.</p>
      <p>Often, we need cumulants of a <italic>function</italic>of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> say <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> h </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; in many such cases it becomes impossible to find the MGF of <inline-formula><mml:math><mml:mi> Y </mml:mi></mml:math></inline-formula> in an analytic form. Nevertheless, it is usually still possible to compute the first few moments of <inline-formula><mml:math><mml:mi> Y </mml:mi></mml:math></inline-formula> (by <italic>numerical</italic> integration, if necessary) and convert them to the same number of cumulants.</p>
      <p>EXAMPLE 1: To get the first four cumulants of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> has Cauchy distribution with the median of 0 and semi-inter-quartile range of 1, we first find the first four simple moments of <inline-formula><mml:math><mml:mi> Y </mml:mi></mml:math></inline-formula> by</p>
      <disp-formula id="FD12">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>˙</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>j</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>π</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>∞</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                              <mml:mo>+</mml:mo>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>x</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:msup>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>(in this case, it can be done analytically), getting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> ˙ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac><mml:mo> , </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mn> 8 </mml:mn></mml:mfrac><mml:mo> , </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 5 </mml:mn><mml:mrow><mml:mn> 16 </mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 35 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 128 </mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and 4 respectively. Expanding </p>
      <disp-formula id="FD13">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>C</mml:mi>
              <mml:mi>y</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>ln</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:munderover>
                  <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                  </mml:mstyle>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:munderover>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>μ</mml:mi>
                        <mml:mo>˙</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mo>!</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mi>t</mml:mi>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>3</mml:mn>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>128</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>4</mml:mn>
                <mml:mo>!</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>then yields the first four cumulants of <inline-formula><mml:math><mml:mi> Y </mml:mi></mml:math></inline-formula> (note that, coincidentally, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ).</p>
      <p>EXAMPLE 2: Similarly, when sampling Gamma distribution whose PDF is given by</p>
      <disp-formula id="FD14">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>α</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mi>exp</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>Γ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>when</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and aiming to get the first four cumulants of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> X </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we first evaluate the corresponding first four simple <italic>moments</italic> of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> X </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and then convert them, in the same manner, to cumulants; this results in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ″ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ‴ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to 4, where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the first derivative of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> Γ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
    </sec>
    <sec id="sec3">
      <title>3. Moments of a Sample Mean</title>
      <p>Suppose that, instead of considering a single <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> , we take a <italic>random independent sample</italic> (RIS) of size <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> from the <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> distribution and seek the moments of the corresponding <italic>sample mean</italic></p>
      <disp-formula id="FD15">
        <label>(7)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mo>¯</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>To find the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> th </mml:mtext></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> central moment of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (a non-trivial task, unless cumulants are used) which we denote <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we first notice that finding the corresponding cumulants (up to and including the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> k </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> th </mml:mtext></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) is substantially easier, since the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> j </mml:mi><mml:mrow><mml:mtext> th </mml:mtext></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula><italic>cumulant</italic> of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is simply <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This result must be further divided by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to account for the denominator in the definition of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , thus leading to the following simple formula </p>
      <disp-formula id="FD16">
        <label>(8)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mi>j</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>We can now find <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> since we know how to express moments in terms of cumulants (what was true for <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> is still true for <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> ). Thus, for example</p>
      <disp-formula id="FD17">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>6</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>6</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>15</mml:mn>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>10</mml:mn>
            <mml:msubsup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>3</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>15</mml:mn>
            <mml:msubsup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>κ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>6</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>5</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>15</mml:mn>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>10</mml:mn>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>15</mml:mn>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where we note that individual terms of this expansion decrease with <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> in a different manner (the first term does it a lot faster than the last one). Also note that, when the distribution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> is <italic>symmetric</italic> (its PDF being an <italic>even</italic> function of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> μ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), both <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (and their <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> counterparts) are equal to zero for every positive <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> . </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <p>In summary, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi mathvariant="double-struck"> E </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> [ </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> μ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> ] </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be found as the coefficient of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the expansion of</p>
      <disp-formula id="FD18">
        <label>(9)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>exp</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mi>ln</mml:mi>
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mi>t</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the MGF of a single <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
    </sec>
    <sec id="sec4">
      <title>4. Central Limit Theorem (CLT)</title>
      <p>Consider RIS of size <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> from a distribution with a mean of <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> , standard deviation of <inline-formula><mml:math><mml:mi> σ </mml:mi></mml:math></inline-formula> (both must be finite), and its MGF denoted <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> M </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . CLT states that the distribution of</p>
      <disp-formula id="FD19">
        <label>(10)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>σ</mml:mi>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>tends, as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , to that of the <italic>standardized</italic> (0 mean, variance of 1) Normal distribution.</p>
      <p>Proof: The MGF of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is found by taking the MGF of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> μ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , namely</p>
      <disp-formula id="FD20">
        <label>(11)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>exp</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>κ</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                        <mml:mo>!</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and raising it to the power of <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> while (at the same time) replacing <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi> t </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> σ </mml:mi><mml:msqrt><mml:mi> n </mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; this results in</p>
      <disp-formula id="FD21">
        <label>(12)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>exp</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>κ</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>j</mml:mi>
                              <mml:mo>/</mml:mo>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>σ</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msup>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                        <mml:mo>!</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mtext>exp</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mtext>exp</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>κ</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>j</mml:mi>
                              <mml:mo>/</mml:mo>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msup>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>σ</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msup>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                        <mml:mo>!</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the RHS clearly tends, as <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> → </mml:mo><mml:mi> ∞ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> exp </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script"> N </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> distribution.</p>
    </sec>
    <sec id="sec5">
      <title>5. Edgeworth Expansion</title>
      <p>To achieve a better approximation (called <italic>Edgeworth</italic>), we expand the <italic>second</italic> factor of (12) in powers of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi> n </mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> up to and including <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> -proportional terms, thus getting</p>
      <disp-formula id="FD22">
        <label>(13)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:mo>!</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>6</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mo>⋅</mml:mo>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:msup>
                  <mml:mo>!</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mn>6</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>4</mml:mn>
                <mml:mo>!</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>σ</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>γ</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>6</mml:mn>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>γ</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>γ</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mn>6</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>72</mml:mn>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> γ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> γ </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> σ </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the distribution’s <italic>skewness</italic> and <italic>excess kurtosis</italic>, respectively.</p>
      <p>To extend CLT by these terms, we need to convert the resulting MGF to the corresponding <italic>probability density function</italic> (PDF); in our case, it is sufficient to find out how to convert <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> exp </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , needed with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> , </mml:mo><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and 6 only. To do that, we start with the well known result (used to compute the MGF of standardized Normal distribution) of</p>
      <disp-formula id="FD23">
        <label>(14)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mrow>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>∞</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>∞</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>z</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msqrt>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mi>π</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msqrt>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mtext>exp</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and realize that, in general</p>
      <disp-formula id="FD24">
        <label>(15)</label>
        <mml:math display="inline">
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>∞</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>∞</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mfrac>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>z</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:mfrac>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msqrt>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                              <mml:mi>π</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msqrt>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mtext>
                         
                      </mml:mtext>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>∞</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>∞</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mfrac>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>z</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:mfrac>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msqrt>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                              <mml:mi>π</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msqrt>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>exp</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>z</mml:mi>
                              <mml:mi>t</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>d</mml:mtext>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mo>∫</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mi>∞</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>∞</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mi>H</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>z</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>H</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>z</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mfrac>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>−</mml:mo>
                              <mml:mfrac>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:msup>
                                    <mml:mi>z</mml:mi>
                                    <mml:mn>2</mml:mn>
                                  </mml:msup>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:mfrac>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msqrt>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                              <mml:mi>π</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                          </mml:msqrt>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mfrac>
                      <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>(using by-part integration) when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> H </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a <italic>polynomial</italic>. Starting with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , this yields <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> z </mml:mi><mml:msub><mml:mi> H </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> z </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , thus proving that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> exp </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> converts to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mtext> exp </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> z </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> π </mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mi> z </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Using (15) repeatedly, we get</p>
      <disp-formula id="FD25">
        <label>(16)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtable>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>H</mml:mi>
                        <mml:mo>′</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>H</mml:mi>
                        <mml:mo>′</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>5</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>4</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>10</mml:mn>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>15</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
              <mml:mtr>
                <mml:mtd>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>6</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>=</mml:mo>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mn>6</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>15</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>45</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>15</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mtd>
              </mml:mtr>
            </mml:mtable>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>letting us convert <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> exp </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mtext> exp </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> z </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> π </mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:msub><mml:mi> H </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for all the <inline-formula><mml:math><mml:mi> j </mml:mi></mml:math></inline-formula> values needed in our approximation (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> H </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is usually referred to as <italic>Hermite</italic> polynomial of degree <inline-formula><mml:math><mml:mi> j </mml:mi></mml:math></inline-formula> ).</p>
      <p>The new, improved (even though still approximate) PDF of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is thus</p>
      <disp-formula id="FD26">
        <label>(17)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>6</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>72</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mn>6</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>24</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The formula’s <italic>error</italic> decreases with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , unlike that of the basic Normal approximation, whose error decreases with only <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi> n </mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . To be able to construct the new approximation, the sampled distribution’s first <italic>four</italic> moments need to be finite.</p>
      <p>The corresponding <italic>cumulative distribution function</italic> (CDF) of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is given by</p>
      <disp-formula id="FD27">
        <label>(18)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>Φ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>z</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>5</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>72</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mn>6</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>24</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mi> Φ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the CDF of the standardized Normal distribution. This is clear from</p>
      <disp-formula id="FD28">
        <mml:math display="inline">
          <mml:mtable>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msub>
                        <mml:mi>H</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mo>+</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:msub>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>z</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>∫</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>H</mml:mi>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>z</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:msub>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>H</mml:mi>
                              <mml:mo>′</mml:mo>
                            </mml:msup>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:msub>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mi>z</mml:mi>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>(</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>−</mml:mo>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>z</mml:mi>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                              </mml:msup>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mtext>d</mml:mtext>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>H</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where the last step is a result of a by-part integration of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mrow><mml:mo> ∫ </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:msup><mml:mi> H </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> z </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mtext> exp </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> z </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mi> z </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Using (18) to find a specific <italic>quantile</italic> of the <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> distribution (not a goal of this article) would lead to a modified (due to different standardization of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> ) version of Cornish-Fisher expansion [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>].</p>
      <p>It is possible to derive more accurate formulas by including further terms of the Edgeworth expansion; this would lead to results of high complexity and diminishing returns (we do not pursue it any further).</p>
      <p>EXAMPLE 3: Suppose <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> has an exponential distribution with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . This time, rather uniquely and deliberately (to test the accuracy of the new approximation), we know the exact PDF of </p>
      <disp-formula id="FD29">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:msubsup>
                    <mml:mo>∑</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:msubsup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>to be </p>
      <disp-formula id="FD30">
        <label>(19)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msqrt>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msqrt>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msqrt>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:msqrt>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>!</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mi>n</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mo>/</mml:mo>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mtext>for</mml:mtext>
            <mml:mtext>
               
            </mml:mtext>
            <mml:mi>z</mml:mi>
            <mml:mo>&gt;</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msqrt>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msqrt>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Based on <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> M </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> t </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we can easily find <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 6 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; the corresponding Edgeworth approximation to the PDF of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> then reads</p>
      <disp-formula id="FD31">
        <label>(20)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mn>6</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>21</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>36</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>36</mml:mn>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which can be readily transformed into the PDF of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , if desired.</p>
      <p>In the following table, we compare the maximum errors of Edgeworth and Normal approximations for three different values of <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> .</p>
      <table-wrap id="tbl1">
        <label>Table 1</label>
        <table>
          <tbody>
            <tr>
              <td>
                <italic>n</italic>
              </td>
              <td>Edgeworth</td>
              <td>Normal</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>10</td>
              <td>0.42%</td>
              <td>6.7%</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>20</td>
              <td>0.14%</td>
              <td>4.6%</td>
            </tr>
            <tr>
              <td>30</td>
              <td>0.045%</td>
              <td>3.2%</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
      <p>One can see that the improvement achieved by the new technique is truly substantial; the table also gives a good demonstration of the new error decreasing with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , instead of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the last column. Note that a graph of the difference between exact and approximate PDFs always alternates between positive and negative areas; the largest of these (in absolute value) defines the maximum error.</p>
      <p>Also note that (20) can be confirmed by directly expanding (19) in powers of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi> n </mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>EXAMPLE 4: Sampling Uniform distribution (with values from 0 to 1) whose MGF is </p>
      <disp-formula id="FD32">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>M</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>t</mml:mi>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>(note the removable singularity at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) and whose first four cumulants are <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mn> 12 </mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , 0 (due to its symmetry with respect to the mean value) and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mn> 120 </mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the approximate PDF of </p>
      <disp-formula id="FD33">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>κ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>12</mml:mn>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>is thus</p>
      <disp-formula id="FD34">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>24</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>σ</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Since the exact PDF of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:msubsup><mml:mo> ∑ </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is also known (it is called <italic>Irwin-Hall</italic> distribution) and easily transformable to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we can still compare the maximum error of the Normal approximation, which is 0.56% when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (tolerable but large) to that of the last formula, which equals 0.016% for the same value of <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Note that this large improvement has been achieved by only a single extra <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> -proportional term; not surprisingly, <italic>symmetric</italic> distributions result in simpler and more accurate approximations.</p>
    </sec>
    <sec id="sec6">
      <title>
        6. Transforming
        <inline-formula>
          <mml:math>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>X</mml:mi>
              <mml:mo>¯</mml:mo>
            </mml:mover>
          </mml:math>
        </inline-formula>
      </title>
      <p>In this section, we discuss how to find a similar approximation for the distribution of a <italic>function</italic> of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (still asymptotically Normal under most circumstances, specified shortly).</p>
      <p>The first step is to expand the function (denoted <inline-formula><mml:math><mml:mi> g </mml:mi></mml:math></inline-formula> ) with respect to its argument <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (now taken to be a strictly Mathematical variable) at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> μ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (the corresponding expected value), getting</p>
      <disp-formula id="FD35">
        <label>(21)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>g</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>X</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≃</mml:mo>
            <mml:mi>g</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mo>′</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mo>″</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mo>¯</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mo>‴</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:mo>!</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:msup>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mo>¯</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msup>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>To be able to do this, we require the function to be sufficiently smooth (the three derivatives must exist and be finite); for our purpose, the value of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> must also <italic>not</italic> equal to zero. Note that to achieve <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> accuracy of the resulting PDF (i.e. having an error proportional to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), we do not need higher than<italic>cubic</italic> terms in this expansion.</p>
      <p>We already know that</p>
      <disp-formula id="FD36">
        <label>(22)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD37">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD38">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>3</mml:mn>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD39">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>5</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>10</mml:mn>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD40">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>6</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>15</mml:mn>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> + </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> stands for terms whose contribution goes beyond the desired <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> accuracy, and which can be thus discarded. Also note that only the first <italic>four</italic> cumulants of the sampled distribution are needed. The last set of formulas is then used to find the first four cumulants of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , each to sufficient accuracy in terms of the corresponding <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> expansion. Denoting them <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> we get, after some algebra (all <inline-formula><mml:math><mml:mi> g </mml:mi></mml:math></inline-formula> derivatives are evaluated at <inline-formula><mml:math><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> ) </p>
      <disp-formula id="FD41">
        <label>(23)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>g</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mo>″</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD42">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>g</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>X</mml:mi>
                            <mml:mo>¯</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>K</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>g</mml:mi>
                        <mml:mo>′</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mo>′</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mo>″</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mo>′</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mo>‴</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>g</mml:mi>
                        <mml:mo>″</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD43">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>g</mml:mi>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>X</mml:mi>
                            <mml:mo>¯</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>K</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>g</mml:mi>
                        <mml:mo>′</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>g</mml:mi>
                      <mml:mo>′</mml:mo>
                    </mml:msup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>g</mml:mi>
                      <mml:mo>″</mml:mo>
                    </mml:msup>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD44">
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>[</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>g</mml:mi>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>X</mml:mi>
                                <mml:mo>¯</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>−</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>K</mml:mi>
                              <mml:mn>1</mml:mn>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>]</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mtext>
                   
                </mml:mtext>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>g</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>12</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>g</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>g</mml:mi>
                      <mml:mo>″</mml:mo>
                    </mml:msup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>g</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>g</mml:mi>
                      <mml:mo>‴</mml:mo>
                    </mml:msup>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>12</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>g</mml:mi>
                            <mml:mo>′</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:msup>
                            <mml:mi>g</mml:mi>
                            <mml:mo>″</mml:mo>
                          </mml:msup>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mo>⋯</mml:mo>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>For efficient execution of the algorithm, the following is of utmost importance: to achieve the overall <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> accuracy of the resulting approximation, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> needs to be only <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> accurate (thus ignoring terms beyond <italic>quadratic</italic> in the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> expansion), while both <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> require first expanding the corresponding powers of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> up to and including <italic>quartic</italic> terms in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> μ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (to make each result <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> accurate). Finally, to reach the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> accuracy of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the 4<sup>th</sup> power of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> needs to be expanded up to <italic>hexic</italic> terms, before taking its expected value.</p>
      <p>The approximate PDF of</p>
      <disp-formula id="FD45">
        <label>(24)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>is then given by</p>
      <disp-formula id="FD46">
        <label>(25)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                        <mml:mo>^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>3</mml:mn>
                          <mml:mo>/</mml:mo>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>6</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>72</mml:mn>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                        <mml:mo>^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>24</mml:mn>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                        <mml:mo>^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where </p>
      <disp-formula id="FD47">
        <label>(26)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>K</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>g</mml:mi>
                        <mml:mo>′</mml:mo>
                      </mml:msup>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>is sufficiently accurate for this part of the result (but <italic>not</italic> when computing <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ).</p>
      <p>Note that the <italic>basic Normal</italic>approximation in this case states that</p>
      <disp-formula id="FD48">
        <label>(27)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>g</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>(</mml:mo>
                              <mml:msup>
                                <mml:mi>g</mml:mi>
                                <mml:mo>′</mml:mo>
                              </mml:msup>
                              <mml:mo>)</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>κ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>has, approximately, the standardized Normal distribution.</p>
      <p>We should point out that, to find Edgeworth approximation to the PDF of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <italic>a function</italic> of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> requires the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cumulants in (23) to be the cumulants of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <italic>not</italic> of <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> ; the rest of the procedure remains the same.</p>
      <p>EXAMPLE 5: To get an approximate PDF of</p>
      <disp-formula id="FD49">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>(implying that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> ln </mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) when sampling Exponential distribution with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we start with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> ″ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> ‴ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Since we already know the first four cumulants of the sampled distribution, it is now routine to compute <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> + </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , resulting in the following approximate PDF of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p>
      <disp-formula id="FD50">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>6</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>72</mml:mn>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The maximum error of this approximation (when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) is 0.11%; a significant improvement over the error of basic Normal approximation, which equals 4.3%.</p>
      <p>EXAMPLE 6: Similarly, when sampling Gamma distribution of Example 2, the <italic>maximum-likelihood</italic> (ML) estimator of <inline-formula><mml:math><mml:mi> α </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the (numerical) solution to</p>
      <disp-formula id="FD51">
        <label>(28)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ψ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mrow>
                <mml:mi>ln</mml:mi>
                <mml:mi>X</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
            </mml:mover>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>ψ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>α</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ln</mml:mi>
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>ψ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>α</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (a function of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> X </mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ) denotes this estimator. Since this function is defined only <italic>implicitly</italic>(<inline-formula><mml:math><mml:mi> ψ </mml:mi></mml:math></inline-formula> does not have an analytic inverse), getting the corresponding <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> values (coefficients of the (21) expansion, where <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> stands for the <inline-formula><mml:math><mml:mi> g </mml:mi></mml:math></inline-formula> function, <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the order of its derivative and the evaluation is done at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> which, in this context, are all implicit operations) is now more difficult. Expanding the RHS of</p>
      <disp-formula id="FD52">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ψ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>α</mml:mi>
                <mml:mo>^</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>≃</mml:mo>
            <mml:mi>ψ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>6</mml:mn>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> X </mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , results in</p>
      <disp-formula id="FD53">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>ψ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:msup>
              <mml:mi>ψ</mml:mi>
              <mml:mo>′</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mo>″</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mo>′</mml:mo>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mo>‴</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mo>″</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>g</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mo>′</mml:mo>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>6</mml:mn>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>with the <inline-formula><mml:math><mml:mi> ψ </mml:mi></mml:math></inline-formula> derivatives deemed evaluated at the <italic>true</italic> value of <inline-formula><mml:math><mml:mi> α </mml:mi></mml:math></inline-formula> . Matching this to the RHS of (28) yields <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> α </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ″ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ‴ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> + </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ″ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 5 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Based on (23), we can now build the corresponding Edgeworth approximation for the PDF of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> α </mml:mi><mml:mo> ^ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , given values of <inline-formula><mml:math><mml:mi> α </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> (we stop here, as the point of this example was only to show how to expand an implicit function of a sample mean; the rest is routine). We should also mention that there is a more direct way of building an approximate PDF of ML estimators [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>], not to be discussed in this article. ◼</p>
    </sec>
    <sec id="sec7">
      <title>7. Removing Skewness</title>
      <p>The technique of the previous section can be utilized in the following way: instead of being given a specific function of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , we may seek a function <inline-formula><mml:math><mml:mi> g </mml:mi></mml:math></inline-formula> which <italic>eliminates</italic>(to the level of our approximation) the <italic>third</italic> central moment (and thus skewness) of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The reason for doing this is that the resulting PDF is simpler and more accurate than the one built directly for <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , thus providing the most accurate approximation yet for the distribution of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> itself (after the corresponding back transformation).</p>
      <p>When the <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> distribution is <italic>parameter-free</italic> and <italic>positive</italic>, this goal can always be achieved by <inline-formula><mml:math><mml:mi> g </mml:mi></mml:math></inline-formula> being a simple <italic>power</italic> of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Proof: This can be seen from the fact that the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cumulant of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> β </mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is proportional to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> ′ </mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mi> β </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:msup><mml:mi> g </mml:mi><mml:mo> ″ </mml:mo></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> β </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and can be made equal to zero by solving</p>
      <disp-formula id="FD54">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mo>′</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>β</mml:mi>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>3</mml:mn>
            <mml:msup>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mo>″</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>β</mml:mi>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mi>β</mml:mi>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>or, equivalently,</p>
      <disp-formula id="FD55">
        <label>(29)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mo>′</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mi>μ</mml:mi>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>3</mml:mn>
            <mml:mi>x</mml:mi>
            <mml:msup>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mo>″</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>0</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The simplest solution is</p>
      <disp-formula id="FD56">
        <label>(30)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>g</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>μ</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>/</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>κ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>EXAMPLE 7: For Exponential distribution with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , this would be achieved by</p>
      <disp-formula id="FD57">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>g</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>X</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msup>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>X</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>/</mml:mo>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:msup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which leads to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mn> 9 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 27 </mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , resulting in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mn> 9 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mrow><mml:mn> 9 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo> + </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 0 </mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (by design) and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 9 </mml:mn><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . Therefore</p>
      <disp-formula id="FD58">
        <label>(31)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo>¯</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo>/</mml:mo>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>9</mml:mn>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msqrt>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>9</mml:mn>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msqrt>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>has the following (still approximate, but now highly accurate) PDF</p>
      <disp-formula id="FD59">
        <label>(32)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>108</mml:mn>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>This result is easily transformed back to a PDF of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (substitute the RHS of (31) for <inline-formula><mml:math><mml:mi> z </mml:mi></mml:math></inline-formula> in (32) and multiply the result by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mi> z </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext> d </mml:mtext><mml:mover accent="true"><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula>). The maximum error of this approximation when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is 0.036%; a very substantial improvement yet over the approximation of Example 3.</p>
      <p>To use results of this example when sampling Exponential distribution with a mean of <inline-formula><mml:math><mml:mi> β </mml:mi></mml:math></inline-formula> , we just replace <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in (31) by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo> / </mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> β </mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the rest stays the same. ◼</p>
      <p>Another possibility of removing skewness of a <italic>parameter-free</italic> distribution (no longer necessarily positive) is to realize that the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cumulant of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> a </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is proportional to </p>
      <disp-formula id="FD60">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mo>′</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>a</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mn>3</mml:mn>
            <mml:msup>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mo>″</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>a</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and can thus be made equal to zero by </p>
      <disp-formula id="FD61">
        <label>(33)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>g</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mtext>exp</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>3</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>κ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>EXAMPLE 8: For Gumbel distribution whose PDF is </p>
      <disp-formula id="FD62">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>exp</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>x</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mtext>e</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>and whose first four cumulants are <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> γ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (Euler gamma), <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> π </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mn> 6 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> ψ </mml:mi><mml:mo> ″ </mml:mo></mml:msup><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> π </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 15 </mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> respectively, this implies that </p>
      <disp-formula id="FD63">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>exp</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>A</mml:mi>
                <mml:mo>⋅</mml:mo>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where</p>
      <disp-formula id="FD64">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>A</mml:mi>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>12</mml:mn>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ψ</mml:mi>
                  <mml:mo>″</mml:mo>
                </mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>≃</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mn>0.29613</mml:mn>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>results in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mtext> exp </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> A </mml:mi><mml:mi> γ </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> + </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 0.07876 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 0.17195 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 0.0372 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 0.01436 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> while eliminating skewness. This means that the PDF of</p>
      <disp-formula id="FD65">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>A</mml:mi>
                    <mml:mo>⋅</mml:mo>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mo>¯</mml:mo>
                    </mml:mover>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>is, to a good accuracy, given by</p>
      <disp-formula id="FD66">
        <label>(34)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mtext>exp</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>π</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>H</mml:mi>
                      <mml:mn>4</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>24</mml:mn>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>K</mml:mi>
                        <mml:mo>^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>easily transformed into an approximate PDF of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>Unfortunately, this time we cannot compare our solution with an exact answer which is impossible to derive analytically; the only way to establish its maximum error is to generate an <italic>empirical</italic><italic>distribution</italic> of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> , using as many RIS’s as possible (in this case, we have used four million samples of size 10). Luckily, the resulting error of this distribution is smaller than the error of our Edgeworth approximation; this enables us only to <italic>estimate</italic> the maximum error of the latter not to exceed 0.25% (when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), while that of the basic Normal approximation is almost 3.5% (beyond acceptable).</p>
      <p>We should mention that the above simulation took less than one second to complete, while converting the resulting grand sample of four million <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> exp </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> A </mml:mi><mml:mo> ⋅ </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> values into the corresponding empirical PDF required about 35 seconds; both computations were done by Mathematica. ◼</p>
      <p>Note that the same skewness removal (and resulting accuracy improvement) can be achieved by applying a similarly designed <inline-formula><mml:math><mml:mi> g </mml:mi></mml:math></inline-formula> function to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi> h </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (easily extended to sample mean of functions of three or more random variables).</p>
      <p>EXAMPLE 9: Consider a RIS of size <inline-formula><mml:math><mml:mi> n </mml:mi></mml:math></inline-formula> from a bivariate Normal distribution with both means equal to 0, both variances equal to 1, and a correlation coefficientequal to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . To find a highly accurate approximation to the PDF of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:msup><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we first compute the first four cumulants of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:msup><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , getting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.40825 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.11237 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.01547 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mn> 0.01563 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; this implies, based on (30), that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> x </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> = </mml:mo><mml:msup><mml:mi> x </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 0.83333 </mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the corresponding skewness-removing function, leading to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0.47399 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 0.02219 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 0.10519 </mml:mn></mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi></mml:mfrac><mml:mo> + </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 0.00887 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:mo> − </mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 0.01287 </mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . The final result is that</p>
      <disp-formula id="FD67">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mrow>
                            <mml:mfrac>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>X</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>X</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                                <mml:mo>+</mml:mo>
                                <mml:mn>2</mml:mn>
                                <mml:msup>
                                  <mml:mi>Y</mml:mi>
                                  <mml:mn>2</mml:mn>
                                </mml:msup>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mfrac>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                        </mml:mover>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0.83333</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msup>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>has a PDF of (34); its maximum error (established from the corresponding empirical distribution) when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is about 0.2%.</p>
    </sec>
    <sec id="sec8">
      <title>8. Function of Two Sample Means</title>
      <p>The Edgeworth approximation is somehow more difficult to construct for a function of <italic>two</italic> sample means; the main complication arises from the fact that this time, instead of a single <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , there are several (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , to be specific) <inline-formula><mml:math><mml:mi> k </mml:mi></mml:math></inline-formula> -order central moments, defined by</p>
      <disp-formula id="FD68">
        <label>(35)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mi>j</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>μ</mml:mi>
                          <mml:mi>x</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msup>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>Y</mml:mi>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>μ</mml:mi>
                          <mml:mi>y</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>(where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ), and the same applies to cumulants.</p>
      <p>The central moments can be found from a joint MGF of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> x </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mi> y </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , namely from</p>
      <disp-formula id="FD69">
        <label>(36)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>M</mml:mi>
              <mml:mi>c</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>exp</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mi>y</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>⋅</mml:mo>
            <mml:mi mathvariant="double-struck">E</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>[</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>exp</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>t</mml:mi>
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>u</mml:mi>
                    <mml:mi>Y</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>]</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mn>1</mml:mn>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:munderover>
              <mml:mstyle mathsize="140%" displaystyle="true">
                <mml:mo>∑</mml:mo>
              </mml:mstyle>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>≥</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>∞</mml:mi>
            </mml:munderover>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msup>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mo>!</mml:mo>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>!</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>by differentiating it <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> times with respect to <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> j </mml:mi></mml:math></inline-formula> times with respect to <inline-formula><mml:math><mml:mi> u </mml:mi></mml:math></inline-formula> , and evaluating at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 0 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> . When analytic form of this MGF is not available, we may first expand <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mtext> exp </mml:mtext><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to the required order and then take the expected value (by numerical integration, if necessary) of the resulting expansion.</p>
      <p>Cumulants are similarly found by either expanding or differentiating <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mi> c </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> t </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> u </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; for the second and third-order cumulants, we still get <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo> = </mml:mo><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , the forth-order formulas become more involved, namely</p>
      <disp-formula id="FD70">
        <label>(37)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>40</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>40</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mn>3</mml:mn>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>20</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD71">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>31</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>31</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mn>3</mml:mn>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>20</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>11</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD72">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>κ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>22</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>22</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>20</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:msub>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>02</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:msubsup>
              <mml:mi>μ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>11</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msubsup>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>We can then get <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , from an obvious generalization of (9), namely </p>
      <disp-formula id="FD73">
        <label>(38)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>exp</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mi>ln</mml:mi>
                <mml:mi>M</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>μ</mml:mi>
                  <mml:mi>y</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mi>u</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>as the coefficient of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mi> i </mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mi> u </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the corresponding bivariate expansion of this function.</p>
      <p>This results in the following joint central moments of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (quoting only terms needed for our <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> accurate approximation) </p>
      <disp-formula id="FD74">
        <label>(39)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>20</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD75">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>11</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>11</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD76">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>31</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>11</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>31</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD77">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>22</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>02</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>11</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>22</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD78">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>41</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>10</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>21</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD79">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>32</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>30</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>02</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>6</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>21</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>11</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>12</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD80">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>51</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>15</mml:mn>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>02</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD81">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>42</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>3</mml:mn>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>02</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>12</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>11</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD82">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mover accent="true">
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>¯</mml:mo>
              </mml:mover>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>33</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>9</mml:mn>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>02</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mn>6</mml:mn>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>20</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>κ</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>11</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mo>⋯</mml:mo>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>in analogy with (22). Note that the coefficients in each numerator equal the number of ways to divide <inline-formula><mml:math><mml:mi> i </mml:mi></mml:math></inline-formula> males and <inline-formula><mml:math><mml:mi> j </mml:mi></mml:math></inline-formula> females into subgroups of size specified by the indices (e.g. the coefficient of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 21 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> since we need to select one male out of 3 and one female out of 2 to form the smaller subgroup; the coefficient of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 20 </mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi> κ </mml:mi><mml:mrow><mml:mn> 11 </mml:mn></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 6 </mml:mn><mml:mo> × </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> since we need to select 2 males out of 4 for the first subgroup, followed by creating two mixed subgroups from the remaining 2 males and 2 females).</p>
      <p>At this point it should be obvious that the complexity of these formulas is forcing us to abandon any further by-hand computation and start using computers (equipped with Mathematica, in our case).</p>
      <p>EXAMPLE 10: To find Edgeworth approximation to PDF of </p>
      <disp-formula id="FD83">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>g</mml:mi>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ln</mml:mi>
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>when sampling Exponential distribution with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , we start by computing the joint MGF of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> X </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (these are the <inline-formula><mml:math><mml:mi> X </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> Y </mml:mi></mml:math></inline-formula> of the general theory), by expanding (up to cubic terms in <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> u </mml:mi></mml:math></inline-formula> ) the integrand of </p>
      <disp-formula id="FD84">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>M</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>t</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>u</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mstyle displaystyle="true">
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mo>∫</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mi>∞</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>exp</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>(</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>−</mml:mo>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mi>ln</mml:mi>
                      <mml:mi>x</mml:mi>
                      <mml:mo>+</mml:mo>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>x</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mtext>d</mml:mtext>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:mstyle>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>before completing the integration. The answer is then converted into a joint MGF of central moments of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> X </mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of our notation) by expanding (38), this time in powers of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (up to cubic) while using <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> γ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for the mean of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> X </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and 2 for the mean of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (note that the last operation will create some quartic, quintic and hexic terms in <inline-formula><mml:math><mml:mi> t </mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> u </mml:mi></mml:math></inline-formula> ).</p>
      <p>Next, we need a bivariate Taylor expansion our <inline-formula><mml:math><mml:mi> g </mml:mi></mml:math></inline-formula> function in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> X </mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> γ </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and in <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="true"> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at 2 (up to cubic terms), resulting in</p>
      <disp-formula id="FD85">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>g</mml:mi>
            <mml:mo>≃</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>γ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>π</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>ln</mml:mi>
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>γ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>γ</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                    </mml:mover>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>π</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>γ</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>X</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>π</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>γ</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>X</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>π</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>Using <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> values found in the previous step, we are then well positioned to compute the <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> cumulants of <inline-formula><mml:math><mml:mi> g </mml:mi></mml:math></inline-formula> , getting </p>
      <disp-formula id="FD86">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mn>0.048630</mml:mn>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0.028197</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD87">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0.014082</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0.001486</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD88">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0.003444</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD89">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>0.001050</mml:mn>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The approximate PDF of </p>
      <disp-formula id="FD90">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>ln</mml:mi>
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                    </mml:mover>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>π</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mover accent="true">
                      <mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                    </mml:mover>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>is given by (25). When <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 10 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , its maximum error is about 0.25%, again determined from an empirical distribution of 4 million random values of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> Z </mml:mi><mml:mi> n </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ; this is again a major improvement over the basic Normal approximation whose maximum error is 4.4%.</p>
    </sec>
    <sec id="sec9">
      <title>9. Final Extension</title>
      <p>The Edgeworth approximation becomes increasingly more difficult to construct (due to the number of terms needed) for a function of <italic>several</italic> sample means, yet the layout of the procedure is a simple generalization of what has been done in the previous sections. Let us summarize it:</p>
      <p>Find a joint MGF of all RVs whose sample means are in the studied function, and expand it up to and including <italic>quartic</italic> terms (as shown already: we may need to expand before integrating).Based on this expansion, denoted <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> M </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"><mml:mi> t </mml:mi></mml:mstyle><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , build </p>
      <disp-formula id="FD91">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mtext>exp</mml:mtext>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mi>ln</mml:mi>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>M</mml:mi>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                        <mml:mi>t</mml:mi>
                      </mml:mstyle>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                    </mml:mfrac>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>μ</mml:mi>
                <mml:mo>⋅</mml:mo>
                <mml:mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal">
                  <mml:mi>t</mml:mi>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi> μ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is a vector of the variables’ expected values, and expand it in terms of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mi> n </mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> up to and including <italic>cubic</italic> terms. Note that getting a joint central moment of the sample means, say <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ⋯ </mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , is (to a sufficient accuracy) given by the coefficient of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mi> i </mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mi> j </mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mi> k </mml:mi></mml:msubsup><mml:mo> ⋯ </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the last expansion, further divided by <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo><mml:mi> j </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo><mml:mi> k </mml:mi><mml:mo> ! </mml:mo><mml:mo> ⋯ </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> .</p>
      <p>The given function is then expanded in the sample means at their respective expected values, up to and including <italic>cubic</italic> terms (let us denote this expansion <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). We then proceed to compute <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as the expected value of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (ignoring the cubic term of this expansion), <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as the expected value of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , after expanding it up to quartic terms, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as the expected value of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , after expanding it up to quartic terms, and finally <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as the expected value of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> g </mml:mi><mml:mi> e </mml:mi></mml:msub><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , after expanding it up to hexic terms; this time we must also subtract <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:msubsup><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to convert the result from central moment to cumulant. The resulting approximation is then given by (24), (25) and (26), where <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> now changes to the given function of several sample means). </p>
      <p>EXAMPLE 11: Assume sampling from a general bivariate Normal distribution; the ML estimator of its correlation coefficient <inline-formula><mml:math><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:math></inline-formula> is the following sample statistic</p>
      <disp-formula id="FD92">
        <label>(40)</label>
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mi>r</mml:mi>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mi>Y</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
                <mml:mo>⋅</mml:mo>
                <mml:mover accent="true">
                  <mml:mi>Y</mml:mi>
                  <mml:mo>¯</mml:mo>
                </mml:mover>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>X</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>X</mml:mi>
                            <mml:mo>¯</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mover accent="true">
                          <mml:mrow>
                            <mml:msup>
                              <mml:mi>Y</mml:mi>
                              <mml:mn>2</mml:mn>
                            </mml:msup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo stretchy="true">¯</mml:mo>
                        </mml:mover>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>Y</mml:mi>
                            <mml:mo>¯</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>To find its approximate PDF, we first realize (skipping a routine proof) that the distribution of <inline-formula><mml:math><mml:mi> r </mml:mi></mml:math></inline-formula> remains the same when sampling bivariate Normal distribution with both means equal to 0 and both variances equal to 1, as assumed from now on [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>].</p>
      <p>Associating <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msup><mml:mi> X </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mo> , </mml:mo><mml:msup><mml:mi> Y </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> X </mml:mi><mml:mi> Y </mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mi> v </mml:mi></mml:math></inline-formula> respectively, <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ln </mml:mi><mml:mi> M </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> t </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:msub><mml:mi> u </mml:mi><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:msub><mml:mo> , </mml:mo><mml:mi> v </mml:mi></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of these five RVs is given by</p>
      <disp-formula id="FD93">
        <label>(41)</label>
        <mml:math>
          <mml:mtable columnalign="left">
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>⋅</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
            <mml:mtr>
              <mml:mtd>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>⋅</mml:mo>
                <mml:mtext>ln</mml:mtext>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>t</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>u</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>t</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>ρ</mml:mi>
                    <mml:mi>v</mml:mi>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mtd>
            </mml:mtr>
          </mml:mtable>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>which follows from the corresponding bivariate integration. This then provides a way of computing any joint central moment of the five sample means found in (40) by expanding the 5-variable version of (38).</p>
      <p>We also need to expand <inline-formula><mml:math><mml:mi> r </mml:mi></mml:math></inline-formula> in the same sample means, treating them as Mathematical variables, at their expected values, up to<italic>cubic</italic> terms; in principle, this may already result in a total of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 5 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 15 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mn> 35 </mml:mn><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 56 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> terms but, in this case, some of them turn out to be zero (we get 27 nonzero terms; still too large to quote). As before, we compute the first simple moment of this expansion, followed by computing the next three central moments; the last of these is then easily converted into the corresponding cumulant. Using the previous notation, these turn out to be</p>
      <disp-formula id="FD94">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mi>ρ</mml:mi>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ρ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD95">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>11</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ρ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD96">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>3</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>6</mml:mn>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD97">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>72</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mi>ρ</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>−</mml:mo>
                        <mml:msup>
                          <mml:mi>ρ</mml:mi>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mn>4</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>The approximate PDF of</p>
      <disp-formula id="FD98">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>r</mml:mi>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>is then given by (25). Note that to complete the computation, 452 values of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> μ </mml:mi><mml:mrow><mml:mi> i </mml:mi><mml:mi> j </mml:mi><mml:mi> k </mml:mi><mml:mi> ℓ </mml:mi><mml:mi> m </mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> were needed, while the expansion of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mrow><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> − </mml:mo><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 1 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn> 4 </mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> had 4134 terms!</p>
      <p>This time we can explore and quote <italic>exact</italic> errors of this approximation, as an analytic formula for the PDF of <inline-formula><mml:math><mml:mi> r </mml:mi></mml:math></inline-formula> exists (but it is rarely used, due to its complexity). The maximum error, when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 20 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , is 2.5%; too large to make it acceptable.</p>
      <p>Nevertheless, when we run the same program using <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> r </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> instead of <inline-formula><mml:math><mml:mi> r </mml:mi></mml:math></inline-formula> , the resulting <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is proportional to</p>
      <disp-formula id="FD99">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:mn>2</mml:mn>
            <mml:mi>ρ</mml:mi>
            <mml:msup>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mo>′</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>ρ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:mo>−</mml:mo>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
            <mml:msup>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mo>″</mml:mo>
            </mml:msup>
            <mml:mrow>
              <mml:mo>(</mml:mo>
              <mml:mi>ρ</mml:mi>
              <mml:mo>)</mml:mo>
            </mml:mrow>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>It is easy to verify that <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> g </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> ( </mml:mo><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mo> ) </mml:mo></mml:mrow><mml:mo> : </mml:mo><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac><mml:mtext> ln </mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> + </mml:mo><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> − </mml:mo><mml:mi> ρ </mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> makes this expression (and therefore <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msub><mml:mi> K </mml:mi><mml:mn> 3 </mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> itself) equal to zero [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>][<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], while the remaining three cumulants are found to be</p>
      <disp-formula id="FD100">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>1</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:mfrac>
            <mml:mtext>ln</mml:mtext>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:mi>ρ</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mi>ρ</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD101">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:mfrac>
            <mml:mo>+</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>6</mml:mn>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>ρ</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <disp-formula id="FD102">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>K</mml:mi>
              <mml:mn>4</mml:mn>
            </mml:msub>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mrow>
                <mml:msup>
                  <mml:mi>n</mml:mi>
                  <mml:mn>3</mml:mn>
                </mml:msup>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>making the approximate PDF of </p>
      <disp-formula id="FD103">
        <mml:math>
          <mml:mrow>
            <mml:msub>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mi>n</mml:mi>
            </mml:msub>
            <mml:mo>:</mml:mo>
            <mml:mo>=</mml:mo>
            <mml:mfrac>
              <mml:mrow>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:mfrac>
                <mml:mi>ln</mml:mi>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>−</mml:mo>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>−</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>K</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
              <mml:mrow>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>K</mml:mi>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
              </mml:mrow>
            </mml:mfrac>
          </mml:mrow>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      <p>given by (34) [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]; this result is not only much simpler but also substantially more accurate. Its maximum error, when <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> n </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mn> 20 </mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mi> ρ </mml:mi><mml:mo> = </mml:mo><mml:mfrac><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> , is now a tolerable 0.5%.</p>
    </sec>
    <sec id="sec10">
      <title>10. Conclusions</title>
      <p>We have delineated a procedure for extending the CLT beyond its usual <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mo> ∝ </mml:mo><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 1 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> accuracy by adding cubic and quartic terms to the MGF of <inline-formula><mml:math><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and consequently computing two extra moments of the sampled distribution: this then substantially improves the resulting approximation to the corresponding PDF (making its error proportional to <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:msup><mml:mi> n </mml:mi><mml:mrow><mml:mo> − </mml:mo><mml:mrow><mml:mn> 3 </mml:mn><mml:mo> / </mml:mo><mml:mn> 2 </mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> ). The improvement is due to matching the sampling distribution’s skewness and kurtosis, in addition to the usual mean and variance. The same procedure can be applied to a function of <inline-formula><mml:math><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi> X </mml:mi><mml:mo> ¯ </mml:mo></mml:mover><mml:mo> , </mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and eventually extended to a function of several sample means, while sampling any univariate or multivariate distribution. This eventually leads to having to deal with a large number of terms of various intermediate expansions, but this should not be seen as a major obstacle in our age of powerful and fast computers.</p>
      <p>When the sampled distribution is either parameter-free or has only a single parameter, the technique enables us to find a transformation of any sample statistic of the previous paragraph, to eliminate its distribution’s skewness; this automatically results in an additional and often quite dramatic further improvement in the accuracy of the resulting approximation (making it also simpler, as an extra benefit).</p>
      <p>We have demonstrated the new procedure using the classic example of Fisher <inline-formula><mml:math><mml:mi> z </mml:mi></mml:math></inline-formula> transformation, but its main applicability is to sample statistics having no analytic formula for their distribution, especially when the basic Normal approximation of the CLT proves woefully inadequate.</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1">
        <label>1.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">(2001) Central Limit Theorem. In: <italic>Encyclopedia of Mathematics</italic>, EMS Press. http://encyclopediaofmath.org/index.php?title=Central_limit_theorem&amp;oldid=18508</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Mathematics, E</string-name>
            </person-group>
            <year>2001</year>
            <article-title>Central Limit Theorem</article-title>
            <source>In: Encyclopedia of Mathematics</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B2">
        <label>2.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="confproc">Edgeworth, F.Y. (1905) The Law of Error I. <italic>Proceedings of the Cambridge Philosophical Society</italic>, 20, 36-65.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="confproc">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Edgeworth, F.Y.</string-name>
            </person-group>
            <year>1905</year>
            <article-title>The Law of Error I</article-title>
            <source>Proceedings of the Cambridge Philosophical Society</source>
            <volume>20</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B3">
        <label>3.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="book">Kendall, M.G. and Stuart, A. (1969) The Advanced Theory of Statistics. Volume 1, 3rd Edition, Griffin.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="book">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Kendall, M.G.</string-name>
              <string-name>Stuart, A.</string-name>
              <string-name>Edition, G</string-name>
            </person-group>
            <year>1969</year>
            <article-title>The Advanced Theory of Statistics</article-title>
            <source>Volume 1</source>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B4">
        <label>4.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Cornish, E.A. and Fisher, R.A. (1938) Moments and Cumulants in the Specification of Distributions. <italic>Revue</italic><italic>de</italic><italic>l</italic>’ <italic>Institut</italic><italic>International</italic><italic>de</italic><italic>Statistique</italic> / <italic>Review</italic><italic>of</italic><italic>the</italic><italic>International</italic><italic>Statistical</italic><italic>Institute</italic>, 5, 307-320. https://doi.org/10.2307/1400905 <pub-id pub-id-type="doi">10.2307/1400905</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.2307/1400905">https://doi.org/10.2307/1400905</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Cornish, E.A.</string-name>
              <string-name>Fisher, R.A.</string-name>
            </person-group>
            <year>1938</year>
            <article-title>Moments and Cumulants in the Specification of Distributions</article-title>
            <source>Revue de l’Institut International de Statistique / Review of the International Statistical Institute</source>
            <volume>5</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.2307/1400905</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B5">
        <label>5.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Vrbik, J. (2014) Asymptotic Expansion of Sampling Distributions of an MLE to 1/ <italic>n</italic> Accuracy. <italic>Advances and Applications in Statistics</italic>, 38, 37-50.</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Vrbik, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2014</year>
            <article-title>Asymptotic Expansion of Sampling Distributions of an MLE to 1/n Accuracy</article-title>
            <source>Advances and Applications in Statistics</source>
            <volume>38</volume>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B6">
        <label>6.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Fisher, R.A. (1915) Frequency Distribution of the Values of the Correlation Coefficient in Samples from an Indefinitely Large Popuation. <italic>Biometrika</italic>, 10, 507-521. https://doi.org/10.1093/biomet/10.4.507 <pub-id pub-id-type="doi">10.1093/biomet/10.4.507</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1093/biomet/10.4.507">https://doi.org/10.1093/biomet/10.4.507</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Fisher, R.A.</string-name>
            </person-group>
            <year>1915</year>
            <article-title>Frequency Distribution of the Values of the Correlation Coefficient in Samples from an Indefinitely Large Popuation</article-title>
            <source>Biometrika</source>
            <volume>10</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1093/biomet/10.4.507</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B7">
        <label>7.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="journal">Hotelling, H. (1953) New Light on the Correlation Coefficient and Its Transforms. <italic>Journal</italic><italic>of</italic><italic>the</italic><italic>Royal</italic><italic>Statistical</italic><italic>Society</italic><italic>Series</italic><italic>B</italic>: <italic>Statistical</italic><italic>Methodology</italic>, 15, 193-225. https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1953.tb00135.x <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.2517-6161.1953.tb00135.x</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1953.tb00135.x">https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1953.tb00135.x</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="journal">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Hotelling, H.</string-name>
            </person-group>
            <year>1953</year>
            <article-title>New Light on the Correlation Coefficient and Its Transforms</article-title>
            <source>Journal of the Royal Statistical Society Series B: Statistical Methodology</source>
            <volume>15</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.2517-6161.1953.tb00135.x</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B8">
        <label>8.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="other">Winterbottom, A. (1979) A Note on the Derivation of Fisher’s Transformation of the Correlation Coefficient. <italic>The</italic><italic>American</italic><italic>Statistician</italic>, 33, 142-143. https://doi.org/10.1080/00031305.1979.10482682 <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00031305.1979.10482682</pub-id><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.1080/00031305.1979.10482682">https://doi.org/10.1080/00031305.1979.10482682</ext-link></mixed-citation>
          <element-citation publication-type="other">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Winterbottom, A.</string-name>
            </person-group>
            <year>1979</year>
            <article-title>A Note on the Derivation of Fisher’s Transformation of the Correlation Coefficient</article-title>
            <source>The American Statistician</source>
            <volume>33</volume>
            <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00031305.1979.10482682</pub-id>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
      <ref id="B9">
        <label>9.</label>
        <citation-alternatives>
          <mixed-citation publication-type="web">Vrbik, J. (2022) Fisher Transformation via Edgeworth Expansion. https://arxiv.org/abs/2208.05070v1</mixed-citation>
          <element-citation publication-type="web">
            <person-group person-group-type="author">
              <string-name>Vrbik, J.</string-name>
            </person-group>
            <year>2022</year>
            <article-title>Fisher Transformation via Edgeworth Expansion</article-title>
          </element-citation>
        </citation-alternatives>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>