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函数的凹凸区间怎么求_数分随记(四)函数凹凸性

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前了个言

关于凸函数性质的汇总,证明并没有给出。


定了个义

定义1

在区间

上有定义,

上称为

凸函数 ,iff


改成
就是

严格~ 了。对于 凹函数 ,与凸函数概念在不等式符号上对偶,所以不加赘述。

定义2

是区间

上凸函数(f有定义省略,下同),iff

,有

还有类似的定义

定义3

是区间

上凸函数,iff

,有

此外,从几何上来描述

定义4

是区间

上凸函数,iff 曲线

的切线恒保持在曲线一下,则称

为凸函数。严格凸可类似推广。

以上就是常见定义~

在念叨念叨性质~

关于以上定义的性:

  1. 性质 1定义2定义3 等价。
  2. 性质 2 :在连续条件下,定义1,2,3 相互等价。

几何角度 来看,有如下性质:假设

为凸函数



围成的有向面积为

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总结上述结论,能够推出如下关于斜率上的推论。(以下考虑凸函数)。

推论1

推论2

,弦斜率

是增的。

推论3

,可以有

推论4 任意点的单侧导必然存在,

,皆为增函数,且

推论5 在任意内点上连续。

但是要注意,推论4,5 对端点值不完全成立。

另一个等价定义

定义5 凸函数充要条件,

,使得

通过上面的推论4 就能够做到互推。

推论6

可导时,则凸的充要条件为

推论7(分离性定理) 若为凸函数,则可在

作一条直线,位于

下方,

所以,当导数存在时,可以给出这样的定义:

定义6

单增。

推论8

至此,回顾定义2,3 ,它们便可以推广为如下形式:


,有

不全为0,
,有

与一致连续的关系

现在给出几个命题(网上都可以查到相应证明,我先不给证明了~)

命题1 设函数

在区间

为凸函数,则

的任一闭子空间上有界。

这说明,给出函数凹凸性就能找到有界性。

命题2

为区间

内的凸函数,则

的任一内闭区间

满足Lipschitz条件。

也就是说,有凹凸性就有Lipschitz条件满足,也就是说,能够得到一致连续。于是乎,便可以有 Cauchy列映射到Cauchy列的子集了。其实,就是这篇文章说的东西满足了:数分随记 关于一致连续性


先写这些,等有什么新的再续。。。

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