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凸性/凸集示例

來自華夏公益教科書

在一個二維向量空間中,平行四邊形是一個集合,使得在該空間中一些適當選擇的基底xy中,該集合由點 ax + by 組成,其中 0 < a < 1,0 < b < 1。

所有平行四邊形都是凸的。因為,給定平行四邊形中的任意兩點 A,B,我們有

A = ax + by
B = cx + dy

其中所有係數都在 0 和 1 之間。AB 上任意一點是

C = (λa+(1-λ)c)x + (λb+(1-λ)d)y

其中 0 < λ < 1。這些係數也在 0 和 1 之間,因此 C 也在平行四邊形中。

在歐幾里得空間中,球體,中心 O 半徑 r 是距離 O 小於 r 的點的集合,即它是球體或超球體的內部。(在二維中,球體通常稱為圓盤。)

所有球體都是凸的。因為,給定球體中的任意兩點 A,B,我們有它們與 O 的距離小於 r。對於 AB 上的任意點 C,C = λA+(1-λ)B 因此

dist(O,C) < λdist(O,A) + (1-λ)dist(O,B) < r.

因此 C 也在球體中。

華夏公益教科書