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设f(x)为[a,b]上的函数且满足则称f(x)为[a,b]上的凹函数,证明: (1)若f(x)在[a,b]上二阶可微,且f"(x)>0,则f(x)为[a,b]上的凹函数. (2)若f(x)为[a,b]上的有界凹函数,则下列结论成立:
设f(x)为[a,b]上的函数且满足则称f(x)为[a,b]上的凹函数,证明: (1)若f(x)在[a,b]上二阶可微,且f"(x)>0,则f(x)为[a,b]上的凹函数. (2)若f(x)为[a,b]上的有界凹函数,则下列结论成立:
admin
2019-07-22
63
问题
设f(x)为[a,b]上的函数且满足
则称f(x)为[a,b]上的凹函数,证明:
(1)若f(x)在[a,b]上二阶可微,且f"(x)>0,则f(x)为[a,b]上的凹函数.
(2)若f(x)为[a,b]上的有界凹函数,则下列结论成立:
(i)
∈[0,1],f(λx
1
+(1一λ)x
2
)≤λf(x
1
)+(1—λ)f(x
2
),x
1
,x
2
∈[a,b];
(iv)f(x)为(a,b)上的连续函数.
选项
答案
(1)对[*]x,x
0
∈[a,b],有 f(x)=f(x
0
)+f’(x
0
)(x一x
0
)+[*](x-x
0
)
2
>f(x
0
)+f’(x
0
)(x—x
0
),在上式中分别取x=x
1
,x=x
2
,[*]得到 [*] 上述两式相加即得证. (2)先证(i).由(1)有f(x)≥f(x
0
)+f’(x
0
)(x—x
0
),分别取x=x
1
,x=x
2
,x
0
=λx
1
+(1一λ)x
2
,得到 f(x
1
)≥f(x
0
)+(1一λ)f’(x
0
)(x
1
—x
2
), ① f(x
2
)≥f(x
0
)+λf’(x
0
)(x
2
一x
1
). ② λ×①+(1一λ)×②得 λf(x
1
)+(1-λ)f(x
2
)≥f(x
0
)=f(λx
1
+(1一λ)x
2
), 得证[*] 再证(iv).[*]∈[a,b],设G为|f(x)|的上界,取绝对值充分小的δ,m<n,使得 x
1
=x
2
=…=x
m
=x+nδ,x
m+1
=…=x
n
=x.由(ii)知 [*] 令δ→0,则n→∞,故有f(x+δ)一f(x)→0,从而证明了f(x)的连续性.
解析
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考研数学二
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