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凸性/凸集示例

来自维基教科书,开放世界中的开放书籍

在一个二维向量空间中,平行四边形是一个集合,使得在该空间中一些适当选择的基底xy中,该集合由点 ax + by 组成,其中 0 < a < 1,0 < b < 1。

所有平行四边形都是凸的。因为,给定平行四边形中的任意两点 A,B,我们有

A = ax + by
B = cx + dy

其中所有系数都在 0 和 1 之间。AB 上任意一点是

C = (λa+(1-λ)c)x + (λb+(1-λ)d)y

其中 0 < λ < 1。这些系数也在 0 和 1 之间,因此 C 也在平行四边形中。

在欧几里得空间中,球体,中心 O 半径 r 是距离 O 小于 r 的点的集合,即它是球体或超球体的内部。(在二维中,球体通常称为圆盘。)

所有球体都是凸的。因为,给定球体中的任意两点 A,B,我们有它们与 O 的距离小于 r。对于 AB 上的任意点 C,C = λA+(1-λ)B 因此

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

因此 C 也在球体中。

华夏公益教科书