次导数
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次导数(英语:subderivative)、次微分(英语:subdifferential)、次切线(英语:subtangent lines)和次梯度(英语:subgradient)的概念出现在凸分析,也就是凸函数的研究中。要注意的是,次切线(subtangent lines)和次切距(subtangent)是不同的。
设f:I→R是一个实变量凸函数,定义在实数轴上的开区间内。这种函数不一定是处处可导的,例如绝对值函数f(x)=|x|。但是,从右面的图中可以看出(也可以严格地证明),对于定义域中的任何x0,我们总可以作出一条直线,它通过点(x0, f(x0)),并且要么接触f的图像,要么在它的下方。这条直线的斜率称为函数的次导数。
凸函数f:I→R在点x0的次导数,是实数c使得:
对于所有I内的x。我们可以证明,在点x0的次导数的集合是一个非空闭区间[a, b],其中a和b是单侧极限
它们一定存在,且满足a ≤ b。
所有次导数的集合[a, b]称为函数f在x0的次微分。
考虑凸函数f(x)=|x|。在原点的次微分是区间[−1, 1]。x0<0时,次微分是单元素集合{-1},而x0>0,则是单元素集合{1}。
次导数和次微分的概念可以推广到多元函数。如果f:U→ R是一个实变量凸函数,定义在欧几里得空间Rn内的凸集,则该空间内的向量v称为函数在点x0的次梯度,如果对于所有U内的x,都有:
所有次梯度的集合称为次微分,记为∂f(x0)。次微分总是非空的凸紧集。
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