二元函式凹凸性定義?無為輕狂2021-11-16 20:41:06

1、定義為:頭條萊垍

設函式f(x)在區間I上有定義,若對I中的任意兩點x₁和x₂,和任意λ∈(0,1),都有:萊垍頭條

f(λx₁+(1-λ)x₂)>=λf(x₁)+(1-λ)f(x₂),垍頭條萊

則稱f為I上的凸函式,若不等號嚴格成立,即“>”號成立,則稱f(x)在I上是嚴格凸函式。萊垍頭條

同理,如果“>=“換成“<=”就是凹函式。類似也有嚴格凹函式。垍頭條萊

2、從幾何上看就是:萊垍頭條

在函式f(x)的圖象上取任意兩點,如果函式圖象在這兩點之間的部分總在連線這兩點的線段的下方,那麼這個函式就是凹函式。同理可知,如果函式影象在這兩點之間的部分總在連線這兩點線段的上方,那麼這個函式就是凸函式。萊垍頭條

直觀上看,凸函式就是圖象向上突出來的。萊垍頭條

如果函式f(x)在區間I上二階可導,則f(x)在區間I上是凸函式的充要條件是f‘’(x)<=0;f(x)在區間I上是凹函式的充要條件是f‘’(x)>=0。萊垍頭條

萊垍頭條

擴充套件資料:萊垍頭條

不同說法:萊垍頭條

不過補充一下,中國數學界關於函式凹凸性定義和國外很多定義是反的。國內教材中的凹凸,是指曲線,而不是指函式,影象的凹凸與直觀感受一致,卻與函式的凹凸性相反。只要記住“函式的凹凸性與曲線的凹凸性相反”就不會把概念搞亂了。萊垍頭條

另外,國內各不同學科教材、輔導書的關於凹凸的說法也是相反的。一般來說,可按如下方法準確說明:萊垍頭條

1、f(λx1+(1-λ)x2)<=λf(x1)+(1-λ)f(x2) , 即V型,為“凸向原點”,或“下凸”;條萊垍頭

2、f(λx1+(1-λ)x2)>=λf(x1)+(1-λ)f(x2) , 即A型,為“凹向原點”,或“上凸”;萊垍頭條

凸/凹向原點這種說法一目瞭然。上下凸的說法也沒有歧義。萊垍頭條

在二維環境下,就是通常所說的平面直角座標系中,可以透過畫圖直觀地看出一條二維曲線是凸還是凹,當然它也對應一個解析表示形式,就是那個不等式。萊垍頭條

但是,在多維情況下,圖形是畫不出來的,這就沒法從直觀上理解“凹”和“凸“的含義了,只能透過表示式,當然n維的表示式比二維的肯定要複雜,但是,不管是從圖形上直觀理解還是從表示式上理解,都是描述的同一個客觀事實。萊垍頭條

而且,按照函式圖形來定義的凹凸和按照函式來定義的凹凸正好相反。條萊垍頭