Convexité implique différentiabilité ?
Bonjour
Je dispose d'une fonction $G\in\mathcal{C}^0(\mathbb{R}^n,\mathbb{R}),\ \alpha$-convexe ($\alpha>0$), c'est-à-dire que pour tous $x,y\in\mathbb{R}^n$ et $t\in\,]0,1[$,
$$
G(tx+(1-t)y)\leq tG(x)+(1-t)G(y)-\alpha t(1-t)||x-y||^2.
$$ Dans un document j'ai vu ce qui suit. Soit $y\in\mathbb{R}^n$. L'inégalité qui précède donne directement
$$
\frac{G(y+t(x-y))-G(y)}{t}\leq G(x) - G(y) - \alpha (1-t)||x-y||^2.
$$ Puis pour $t\rightarrow 0^+$, on obtient $G$ différentiable en $y\ $ et
$$
D_yG(x-y)\leq G(x) - G(y) - \alpha ||x-y||^2.
$$ Je ne comprends pas ce qui est en rouge. A priori $G$ est seulement continue, donc pourquoi a-t-on existence de la limite dans le membre de gauche ? Ou alors est-ce une faute ?
Merci.
Je dispose d'une fonction $G\in\mathcal{C}^0(\mathbb{R}^n,\mathbb{R}),\ \alpha$-convexe ($\alpha>0$), c'est-à-dire que pour tous $x,y\in\mathbb{R}^n$ et $t\in\,]0,1[$,
$$
G(tx+(1-t)y)\leq tG(x)+(1-t)G(y)-\alpha t(1-t)||x-y||^2.
$$ Dans un document j'ai vu ce qui suit. Soit $y\in\mathbb{R}^n$. L'inégalité qui précède donne directement
$$
\frac{G(y+t(x-y))-G(y)}{t}\leq G(x) - G(y) - \alpha (1-t)||x-y||^2.
$$ Puis pour $t\rightarrow 0^+$, on obtient $G$ différentiable en $y\ $ et
$$
D_yG(x-y)\leq G(x) - G(y) - \alpha ||x-y||^2.
$$ Je ne comprends pas ce qui est en rouge. A priori $G$ est seulement continue, donc pourquoi a-t-on existence de la limite dans le membre de gauche ? Ou alors est-ce une faute ?
Merci.
Réponses
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Bonjour,
C'est une faute et $G$ n'est pas forcément différentiable. Voici un contre-exemple : $n=1$, $\alpha=1$ et $G:x\mapsto x^2+|x|$. -
Sur Geogebra, j'ai tracé en rouge ma fonction et en vert l'image de $t\in[0,1]\mapsto (t x_A+(1-t)x_B,$ $tG(x_A)+(1-t)G(x_B)$ $-\,t(1-t)\|x_A-x_B\|^2)$ et on voit bien que $G$ est 1-convexe mais pas différentiable en 0.[size=x-small]
-
Bonjour Calli,
Effectivement, merci beaucoup c'est très clair ! (:D -
On peut donner un contre sur $\R^n$. Si tu vois que $f: \R^n\to \R$ est a-convexe $\iff x\to f(x)-\frac a2 ||x||^2$ est convexe, Un contre-exemple est $f(x)=\frac a2 ||x||^2+||x||$Le 😄 Farceur
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Bonjour,
Merci gebrane ! Pour l'équivalence je n'ai pas le facteur 1/2, sûrement parce que je n'ai pas la définition usuelle. -
Oui dans la définition usuelle il y a $\alpha /2$Le 😄 Farceur
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Bonjour!
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