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次線性函數

鎖定
次線性函數(sublinear function)是一類重要的凸函數。正齊次且是次可加的函數稱為次線性函數。局部凸空間(包括賦範線性空間、有限維空間)上的下半連續次線性函數一定是連續線性函數族的上包絡。如果-f是次線性函數,那麼f稱為上線性函數。
中文名
次線性函數
外文名
Sublinear function
所屬學科
數學
特    點
正齊次且是次可加
屬    性
一類重要的凸函數
舉    例
(半)範數

次線性函數基本介紹

有一類特別重要的凸函數
,稱為次線性函數,它滿足
(正齊次性);
,(次可加性)。
任何線性形式(函數)當然都是次線性函數。反之,易證:如果
,且
都是次線性函數,那麼
一定是線性函數。

次線性函數相關性質

次線性函數必定是凸函數;於是次線性函數本質上也將是仿射函數族的上包絡。但由於次線性函數
還一定滿足
等條件,我們還能得到更強的結果。
命題1設線性空間X上的函數
,且
,那麼
是次線性函數的充要條件為:存在一族線性形式
,使得
推論
是滿足
的次線性函數,那麼
是代數閉凸集。
定理 設K為線性空間X中的集合,且
是它的承託函數,即
那麼
的充要條件為:K是代數閉凸集。

次線性函數Minkowski函數

非負的次線性函數稱為Minkowski函數,這種函數與包含原點的凸集緊密相關,設
為凸集,且
,令
這裏規定
,於是有:
命題2
是Minkowski函數。
命題3 設A為X中的凸集,且
如,式(2)所定義,那麼
命題4
為Minkowski函數,凸集A滿足
那麼必定有
命題3把一個相對代數內部非空的凸集與一個Minkowski函數聯繫起來,且它的相對代數內部與代數閉包也都可用這個Minkowski函數表示,命題4又説明這樣的Minkowski函數聯繫的是一族有相同的相對代數內部和代數閉包的凸集。值得注意的是:命題4中並無A的相對代數內部包含原點的要求,於是式(3)的兩端又可看作相對代數內部和代數閉包概念的某種推廣(這裏用A的錐包代替A的仿射包來考慮) [1] 

次線性函數舉例

每個(半)範數是一個次線性函數。 相反的情況是不正確的,因為(半)規範可以在任何字段(不一定是有序的)上具有其域向量空間,並且必須具有R作為其代碼域。
範數,是具有“長度”概念的函數。在線性代數、泛函分析及相關的數學領域,範數是一個函數,是矢量空間內的所有矢量賦予非零的正長度或大小。半範數可以為非零的矢量賦予零長度。
定義範數的矢量空間是賦範矢量空間;同樣,定義半範數的矢量空間就是賦半範矢量空間。
在二維的歐氏空間R中定義歐氏範數,在該矢量空間中,元素被畫成一個從原點出發的帶有箭頭的有向線段,每一個矢量的有向線段的長度即為該矢量的歐氏範數。
參考資料
  • 1.    佩捷編.凸函數最值定理 從一道華約自主招生題的解法談起:哈爾濱工業大學出版社,2014.10