凹函数和凸函数

凹函数英文concave,凸函数英文concave。

在有些参考资料中,凸函数又称为下凹(concave down)函数,凹函数称为上凹(concave up)函数。

凹函数和凸函数根据判定方法的不同,分为以下两类:

  1. 一元函数的凹性和凸性。
  2. 多元函数的凹性和凸性。

其中一元函数的凹性根据函数的二次导数进行判断,多元函数的凹性根据函数的Hessian矩阵的正定性进行判断。

一元函数f(x)的凹性和凸性:

函数图像:左边是上凹,又称为凹函数;右边是下凹,又称为凸函数。

判定规则:如果函数f的二阶导数>0,则函数是凹函数;如果函数的二阶导数<0,则函数是凸函数;如果函数的二阶导数=0,则函数不具有凹性和凸性。

凹函数和凸函数_第1张图片

 多元函数f(x1,x2,...,xn)的凹性和凸性:

判定规则:计算多元函数的Hessian矩阵,如果Hessian矩阵是半正定的,则函数f(x1,x2,...,xn)是凸函数(convex);如果Hessian矩阵式半负定的,则函数f(x1,x2,...,xn)是凹函数(concave)。

关于矩阵正定、负定、半正定、半负定的判断可参考:矩阵是否正定/负定、半正定/半负定的判断_半正定矩阵怎么判断_使君杭千秋的博客-CSDN博客

关于一元函数的凹凸性可参考:一元函数的凹性concavity以及二阶导数_饮食有度的元气少女的博客-CSDN博客

关于多元函数的凹凸性可参考:

多元函数f(x1,x2,...,xn)的凸函数(convex)和凹函数(concave)_饮食有度的元气少女的博客-CSDN博客

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