上凹与下凹

     
上凹 是当坡度增大:   上凹坡度增大
下凹 是当坡度减小:   下凹坡度减小

若坡度不变(直线)呢?两者都是!见 脚注

更多例子:

上凹与下凹例子

下凹 也叫做 上凸

上凹 也叫做 下凸

寻找在哪里……

通常我们需要找曲线在 哪里 上凹或下凹:


凹部分

定义

重点是连接曲线上任何两点的直线不会与曲线交叉:

上凹是与否例子

我们为这个来生成一个公式!

首先,直线:以任何两个值 ab (在目前考虑的区间里):

a与b之间上凹

ab 之间,x 可以用这个公式来表达(t 的值是从 0 到 1):

x = ta + (1−t)b

求在 x 值时线的高度(y 值):

凹线 t  

x = ta + (1−t)b

  • 曲线在 y = f( ta + (1−t)b )
  • 直线在 y = tf(a) + (1−t)f(b)

(在 上凹 的情况下),直线不能在曲线下面:

上凹 f( ta + (1-t)b ) <= tf(a) + (1-t)f(b)

下凹 的情况下,直线不能在曲线上面 ( 便成 ):

下凹 f( ta + (1-t)b ) >= tf(a) + (1-t)f(b)

这便是 上凹下凹 的定义

怎样记?

简单!凹进去的在上面就是上凹,凹进去的在下面就是下凹!

微积分

导数 在这里用得着!函数的导数就是坡度。

二阶导数 可以告诉我们坡度是是连续增大或连续减小

例子:函数 x2

x^2 上凹

导数是 2x (见 导数法则

2x 是连续增大的,所以函数是 上凹

二阶导数是 2

2 是 正数,所以函数是 上凹

两个方法都可以给我们正确的答案.

 

例子:f(x) = 5x3 + 2x2 − 3x

5x^3 + 2x^2 - 3x 拐点

求二阶导数:

 

在x = −4/30 = −2/15之前,30x+4是负数,之后是正数。所以:

到 x = −2/15 为止,f(x) 是 下凹
从 x = −2/15 开始,f(x) 是 上凹

 

注意:在上凹(下凹)变成下凹(上凹)的一个点叫 拐点.

 

脚注:坡度不变

若坡度不变(直线)呢?

直线可以是 上凹 或者 下凹

但直线 可以被称为 严格上凹严格下凹

2x+1

例子:y = 2x + 1

2x + 1 是条直线。

 

它是 上凹
也是 下凹

它不是 严格上凹.
也不是 严格下凹.