凸関数とは? わかりやすく解説

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凸関数

読み方とつかんすう
【英】:convex function

空間 {\mathbf R}^n\, 上で定義され拡張実数関数 f : {\mathbf R}^n \to [-\infty,+\infty]\, で, そのエピグラフ\mbox{epi}\, f := \{ (x,\mu) \in {\mathbf R}^{n+1} \, | \,f(x) \le \mu \}\,凸集合あるようなもの. 特に, f(x) = -\infty\, となる点 x\,存在せず, さらに恒等的に f(x) \equiv +\infty\, ではないようなものを真凸関数という. 真凸関数は様々の好ましい性質をもち, 最適化問題現れる最も基本的な関数のクラス構成する. 凸関数に関しては, 凸解析呼ばれる美し理論体系整備されている.

「OR事典」の他の用語
非線形計画:  凸解析  凸計画問題  凸錐  凸関数  凸集合  分数計画問題  分枝限定法

凸関数

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2026/04/30 07:58 UTC 版)

凸関数の例。定義を満たしていることが図から確認できる。
凸関数とはエピグラフ凸集合である関数である。

(とつかんすう、: convex functionは、ある区間で定義された実数関数 f で、区間内の任意の 2 点 x , y と開区間 (0, 1) 内の任意の t に対して

凸関数とイェンゼンの不等式の可視化

X をある実ベクトル空間内の凸集合として、ff: XR となる関数とする。

このとき、fであるとは、以下の等価な条件のいずれかを満たすことをいう。

  1. 任意の 0 ≤ t ≤ 1 および任意の x1, x2X に対して:
    この節の加筆が望まれています。 2013年7月

    経済学においては、曲線が原点に向かって弓なりに突き出した形になっていることを原点に対して凸[17]、または原点に向かって凸[18]と呼ぶことがある。

脚注

  1. : downward-convex function
  2. Rockafellar & Wets 1998, Proposition 2.4 (convexity of epigraph).
  3. Rockafellar & Wets 1998, Definition 2.1 (convex sets and convex functions).
  4. : concave function
  5. Rockafellar 1977, Theorem 25.3.
  6. アルティン 2002, p. 9.
  7. Rockafellar & Wets 1998, Theorem 2.6.
  8. Strong convexity · Xingyu Zhou's blog”. xingyuzhou.org. 2023年9月27日閲覧。
  9. Dimitri Bertsekas (2003). Convex Analysis and Optimization. Contributors: Angelia Nedic and Asuman E. Ozdaglar. Athena Scientific. p. 72. ISBN 9781886529458
  10. Philippe G. Ciarlet (1989). Introduction to numerical linear algebra and optimisation. Cambridge University Press. ISBN 9780521339841
  11. 1 2 Yurii Nesterov (2004). Introductory Lectures on Convex Optimization: A Basic Course. Kluwer Academic Publishers. pp. 63–64. ISBN 9781402075537
  12. 1 2 C. Zalinescu (2002). Convex Analysis in General Vector Spaces. World Scientific. ISBN 9812380671
  13. 1 2 H. Bauschke and P. L. Combettes (2011). Convex Analysis and Monotone Operator Theory in Hilbert Spaces. Springer. p. 144. ISBN 978-1-4419-9467-7
  14. アルティン 2002, p. 12.
  15. Hörmander 2007, p. 2.
  16. Cohen, J.E., 1981. Convexity of the dominant eigenvalue of an essentially nonnegative matrix. Proceedings of the American Mathematical Society, 81(4), pp.657-658.
  17. 芦谷 (2009)、p. 51。
  18. 神部、寶多、濱田 (2006)、p. 99。

参考文献

関連項目




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