f(x1,x2) = x1 * x2 quasi-konkav?

3 Antworten

f(ta + (1-t) f(b)) ≥ c

Du hast hier einen Fehler drin, es muss

f(t a + (1-t) b) >= c lauten.

Korrigiere das erst Mal, vielleicht wirst du dann die Lösung finden können.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Mache derzeit meinen Mathematik Master

Mit der Notation von Firehero730:

zu zeigen ist:

(ta1 + (1-t)b1) * (ta2 + (1-t)b2) ≥ min(a1a2,b1b2)

OBdA nehmen wir an, dass a1a2 <= b1b2

Linke Seite ausmultipliziert,

t^2 a1a2 + t(1-t) (a2b1+a1b2) + (1-t)^2 b1b2

Aus der Ungleichung vom arithmetischen und geometrischen Mittel erhalten wir

(b1a2+a1b2)/2 >= Wurzel(b1a2a1b2) >= a1a2

Jetzt muss man nur noch alles einsetzen

.. >= t^2 a1a2 + t(1-t) 2 a1a2 + (1-t)^2 a1a2 = a1a2

Die Frage zielt darauf ab, zu beweisen, dass die Funktion f(x1,x2)=x1×x2 quasi-konkav auf dem Set S = ℝ++^ℝ++ ist

Um dies zu beweisen, müssen wir die Definition der Quasi-Konkavität verwenden. Eine Funktion f  ist quasi-konkav auf einem konvexen Set S, wenn für alle a, b ∈ S und für alle t ∈ [0,1] gilt:

f(ta+(1−t)b)≥min(f(a),f(b))

In diesem Fall haben wir:

f(ta + (1-t)b) = f(ta1 + (1-t)b1, ta2 + (1-t)b2)

= (ta1 + (1-t)b1) * (ta2 + (1-t)b2) 

Da a, b ∈ R++ * R++, sind a1,a2,b1,b2 alle positiv. Daher sind die Produkte ta1 + (1-t)b1 und ta2 + (1-t)b2 ebenfalls positiv für alle t ∈ [0,1].

Nun, um die Quasi-Konkavität zu zeigen, müssen wir beweisen, dass:

(ta1 + (1-t)b1) * (ta2 + (1-t)b2) ≥ min(a1a2,b1b2)

Da a1a2 und b1b2 beide positiv sind, können wir den obigen Ausdruck weiter vereinfachen, indem wir die Ungleichung für verschiedene Werte von t überprüfen.

Für t = 0:

f(b) = b1b2

Für t = 1

f(a) = a1a2

Für 0 < t < 1, da a1,a2,b1,b2 alle positiv sind, wird das Produkt (ta1 + (1-t)b1) * (ta2 + ( 1-t)b2) ebenfalls positiv sein

Da f für alle t ∈[0,1] positiv ist und f(ta + (1-t)b) immer größer oder gleich dem kleineren Wert von f(a) und f(b) ist, können wir schlussfolgern, dass f quasi-konkav auf S ist.

Zusammenfassend, die Funktion f(x1,x2) = x1 * x2 ist quasi-konkav auf S = R++ * R++

Jangler13  11.08.2023, 12:27
Da f für alle t ∈[0,1] positiv ist und f(ta + (1-t)b) immer größer oder gleich dem kleineren Wert von f(a) und f(b) ist

Du hast nur gezeigt, dass der Wert positiv ist. Nicht dass der Wert größer oder gleich min(f(a), f(b)) ist.

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JulianOnFire  11.08.2023, 13:43
@Jangler13

Beweis dass für alle a,b ∈ S und für alle t ∈ [0,1] gilt:

f(ta + (1-t)b) ≥ min(f(a),f(b))

das bedeutet:

(ta1 + (1-t)b1) * (ta2 + (1 - t)b2) ≥ min(a1a2,b1b2)

Um dies zu zeigen haben wir zwei Fälle:

1. a1a2 ≤ b1b2:

In diesem Fall ist min(a1a2,b1b2) = a1a2. Da a1 ≤ b1 und a2 ≤ b2 (aufgrund der Annahmen, dass a1a2 ≤ b1b2) wird das Produkt (ta1 + (1-t)b1) * (ta2 + (1-t)b2) immer größer oder gleich a1a2 sein.

2. a1a2 > b1b2:

In diesem Fall ist min (a1,a2,b1,b2) = b1b2. Da a1 > b1 und a2 > b2 (aufgrund der Annahme, dass a1a2 > b1b2), wird das Produkt (ta1 + (1-t)b1) * (ta2 + (1-t)b2) immer größer oder gleich b1b2 sein

In beiden Fällen erfüllt die Funktion die Bedingung der Quasi-Konkavität. Daher können wir schlussfolgern, dass f(x1,x2) = x1 * x2 quasi-konkav auf S = R++ * R++ ist

⁡Kannst doch auch mal zeigen wie du es löst als Mathe student

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Jangler13  11.08.2023, 14:43
@JulianOnFire
Da a1 ≤ b1 und a2 ≤ b2 (aufgrund der Annahmen, dass a1a2 ≤ b1b2)

a1 <= b1 und a2 <= b2 folgt nicht aus a1a2<=b1b2.

Gegenbeispiel: 2*5 <= 3*4 aber 5 ist nicht kleine gleich 4.

Kannst doch auch mal zeigen wie du es löst als Mathe student

Später vielleicht.

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