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2018年2月1日 星期四

圓盤是凸的

==定義==(凸性)


Γ為平面上的非空點集,若對於Γ中的任意點X,Y恆有¯XYΓ,則稱Γ是「凸的」。

更形象化來說,就是如果圖形Γ中任意兩點所連成的線段都會完全地落在Γ裡頭,那麼就說Γ是凸的。

==定義==(圓盤Disc)


P為平面上任意一點,r為任意正數。我們稱點集
D(P,r)={X|d(X,P)r}
為以P為圓心、r為半徑長的圓盤(disc)。

==定理==


圓盤是凸的。

==證明==


X,Y為圓盤D(P,r)中的任意兩點。

我們這裡只討論XY的情況,因為X=Y的情況是無聊的(trivial)。

根據圓盤的定義有d(X,P)r以及d(Y,P)r

Z為線段¯XY上的任意一點。命λ=¯XZ¯XY,於是λ[0,1],而Z=X+XZ=X+λXY=X+λ(YX)=(1λ)X+λY

於是
d(Z,P)=d((1λ)X+λY,P)d((1λ)X+λY,λY+(1λ)P)+d(λY+(1λ)P,P)=(1λ)d(X,P)+λd(Y,P)(1λ)r+λr=r
(證明終了)

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