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Logarithmically convex function

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585: 961: 306: 793: 2395: 1070: 1303: 1725: 1164: 311: 1769: 1584: 1350: 2138: 1420: 2388: 832: 1682: 1963: 1520: 1474: 2035: 1633: 1392: 1218: 580:{\displaystyle {\begin{aligned}\log f(tx_{1}+(1-t)x_{2})&\leq t\log f(x_{1})+(1-t)\log f(x_{2}),\\f(tx_{1}+(1-t)x_{2})&\leq f(x_{1})^{t}f(x_{2})^{1-t}.\end{aligned}}} 209: 175: 75: 1861: 2170: 2381: 1903: 1795: 262: 2196: 2061: 2087: 239: 1835: 1863:, which is by definition convex. However, being logarithmically convex is a strictly stronger property than being convex. For example, the squaring function 2585: 2485: 2577: 2337: 684: 2590: 2287: 2222: 2610: 2304: 1690: 133: 1730: 1525: 2299: 2595: 2625: 2205: 596:
is strictly logarithmically convex if and only if, in the above two expressions, strict inequality holds for all
2615: 2600: 2442: 999: 956:{\displaystyle \left({\frac {f(x)}{f(y)}}\right)^{\frac {1}{x-y}}\geq \exp \left({\frac {f'(y)}{f(y)}}\right).} 1311: 2094: 1397: 2685: 2662: 2556: 2480: 2294: 1229: 1638: 2837: 2803: 2764: 2680: 2605: 2532: 2517: 2470: 1096: 35: 1908: 1479: 1433: 2537: 2241:
Kingman, J.F.C. 1961. A convexity property of positive matrices. Quart. J. Math. Oxford (2) 12,283-284.
2208:, this property can be used to characterize Euler's gamma function among the possible extensions of the 1976: 1592: 2821: 1355: 1169: 2542: 2408: 1810: 78: 186: 152: 52: 2475: 2465: 2460: 1814: 2204:
is strictly logarithmically convex when restricted to the positive real numbers. In fact, by the
1840: 2704: 2422: 2143: 1866: 2522: 2343: 2333: 2313: 2283: 1774: 244: 2175: 2040: 2675: 2620: 2511: 2506: 2325: 2066: 218: 2373: 1820: 2695: 2666: 2640: 2635: 2630: 2561: 2546: 2455: 2427: 2404: 2321: 90: 1081:
is strictly logarithmically convex. However, the converse is false: It is possible that
972:
is strictly logarithmically convex if and only if these inequalities are always strict.
2782: 2690: 2551: 2450: 2201: 17: 2831: 2749: 2741: 2737: 2733: 2729: 2725: 2566: 2787: 981:
is twice differentiable, then it is logarithmically convex if and only if, for all
115: 112: 2777: 2772: 2656: 2357: 31: 660:
is logarithmically convex if and only if the following condition holds for all
2817: 2700: 2670: 2432: 108: 2347: 2209: 82: 2816:
This article incorporates material from logarithmically convex function on
2329: 2709: 1965:
is not. Therefore the squaring function is not logarithmically convex.
2490: 2360:(1928), "Sur les fonctions convexes et les fonctions sousharmoniques", 788:{\displaystyle \log f(x)\geq \log f(y)+{\frac {f'(y)}{f(y)}}(x-y).} 2318:
Convex Functions and their Applications - A Contemporary Approach
2377: 1635:
is any family of logarithmically convex functions, then
27:
Function whose composition with the logarithm is convex
1087:
is strictly logarithmically convex and that, for some
2178: 2146: 2097: 2069: 2043: 1979: 1911: 1869: 1843: 1823: 1777: 1733: 1693: 1641: 1595: 1528: 1482: 1436: 1400: 1358: 1314: 1232: 1172: 1099: 1002: 835: 687: 309: 247: 221: 189: 155: 55: 1720:{\displaystyle f\colon X\to I\subseteq \mathbf {R} } 644:
is a differentiable function defined on an interval
2796: 2763: 2718: 2649: 2575: 2499: 2441: 2415: 1771:is logarithmically convex and non-decreasing, then 798:This is equivalent to the condition that, whenever 618:is logarithmically convex and vanishes anywhere in 2190: 2164: 2132: 2081: 2055: 2029: 1957: 1897: 1855: 1829: 1789: 1764:{\displaystyle g\colon I\to \mathbf {R} _{\geq 0}} 1763: 1719: 1676: 1627: 1578: 1514: 1468: 1414: 1386: 1344: 1297: 1212: 1158: 1064: 955: 787: 579: 273:is logarithmically convex if and only if, for all 256: 233: 203: 169: 69: 1579:{\displaystyle f_{1}^{w_{1}}\cdots f_{n}^{w_{n}}} 624:, then it vanishes everywhere in the interior of 2822:Creative Commons Attribution/Share-Alike License 2262: 1649: 300:, the two following equivalent conditions hold: 2389: 8: 2362:Journal de MathĂ©matiques Pures et AppliquĂ©es 1610: 1596: 2396: 2382: 2374: 2282:, second edition. Springer-Verlag, 1995. 2177: 2145: 2122: 2113: 2096: 2068: 2063:and strictly logarithmically convex when 2042: 2018: 2013: 2004: 1978: 1950: 1942: 1910: 1889: 1868: 1842: 1822: 1776: 1752: 1747: 1732: 1712: 1692: 1668: 1652: 1640: 1613: 1603: 1594: 1568: 1563: 1558: 1543: 1538: 1533: 1527: 1506: 1487: 1481: 1460: 1441: 1435: 1408: 1407: 1399: 1363: 1357: 1352:is logarithmically convex if and only if 1313: 1289: 1231: 1201: 1171: 1150: 1098: 1075:If the inequality is always strict, then 1065:{\displaystyle f''(x)f(x)\geq f'(x)^{2}.} 1053: 1001: 909: 877: 841: 834: 730: 686: 558: 548: 532: 522: 496: 468: 439: 396: 361: 333: 310: 308: 246: 220: 190: 188: 156: 154: 56: 54: 1345:{\displaystyle f\colon I\to (0,\infty )} 1226:is strictly logarithmically convex, but 2486:Locally convex topological vector space 2234: 2133:{\displaystyle f(x)={\frac {1}{x^{p}}}} 1415:{\displaystyle \alpha \in \mathbb {R} } 2250: 2140:is strictly logarithmically convex on 1298:{\displaystyle f''(0)f(0)=0=f'(0)^{2}} 1809:is a convex function since it is the 1677:{\displaystyle g=\sup _{i\in I}f_{i}} 7: 1522:are non-negative real numbers, then 1159:{\displaystyle f''(x)f(x)=f'(x)^{2}} 2280:Functions of One Complex Variable I 1958:{\displaystyle \log f(x)=2\log |x|} 1515:{\displaystyle w_{1},\ldots ,w_{n}} 1476:are logarithmically convex, and if 1469:{\displaystyle f_{1},\ldots ,f_{n}} 2156: 2030:{\displaystyle f(x)=\exp(|x|^{p})} 1805:A logarithmically convex function 1628:{\displaystyle \{f_{i}\}_{i\in I}} 1336: 251: 25: 2223:Logarithmically concave function 1748: 1713: 1387:{\displaystyle e^{\alpha x}f(x)} 1213:{\displaystyle f(x)=\exp(x^{4})} 2591:Ekeland's variational principle 2037:is logarithmically convex when 181:Strictly logarithmically convex 2820:, which is licensed under the 2159: 2147: 2107: 2101: 2024: 2014: 2005: 2001: 1989: 1983: 1951: 1943: 1927: 1921: 1879: 1873: 1743: 1703: 1381: 1375: 1339: 1327: 1324: 1286: 1279: 1259: 1253: 1247: 1241: 1207: 1194: 1182: 1176: 1147: 1140: 1126: 1120: 1114: 1108: 1050: 1043: 1029: 1023: 1017: 1011: 940: 934: 926: 920: 867: 861: 853: 847: 779: 767: 761: 755: 747: 741: 724: 718: 703: 697: 555: 541: 529: 515: 502: 489: 477: 458: 445: 432: 420: 408: 402: 389: 367: 354: 342: 323: 204:{\displaystyle {\log }\circ f} 170:{\displaystyle {\log }\circ f} 70:{\displaystyle {\log }\circ f} 1: 1905:is convex, but its logarithm 606:The above definition permits 1856:{\displaystyle \log \circ f} 2611:Hermite–Hadamard inequality 2300:Encyclopedia of Mathematics 2212:function to real arguments. 2165:{\displaystyle (0,\infty )} 1797:is logarithmically convex. 1684:is logarithmically convex. 1586:is logarithmically convex. 2854: 1898:{\displaystyle f(x)=x^{2}} 2797:Applications and related 2601:Fenchel-Young inequality 2295:"Convexity, logarithmic" 1790:{\displaystyle g\circ f} 257:{\displaystyle -\infty } 2557:Legendre transformation 2481:Legendre transformation 2312:Niculescu, Constantin; 2191:{\displaystyle p>0.} 2056:{\displaystyle p\geq 1} 2804:Convexity in economics 2738:(lower) ideally convex 2596:Fenchel–Moreau theorem 2586:CarathĂ©odory's theorem 2192: 2166: 2134: 2083: 2082:{\displaystyle p>1} 2057: 2031: 1959: 1899: 1857: 1831: 1791: 1765: 1721: 1678: 1629: 1580: 1516: 1470: 1416: 1388: 1346: 1299: 1214: 1160: 1066: 957: 789: 581: 258: 235: 234:{\displaystyle \log 0} 205: 171: 147:Logarithmically convex 71: 43:logarithmically convex 18:Logarithmically convex 2726:Convex series related 2626:Shapley–Folkman lemma 2330:10.1007/0-387-31077-0 2263:NiculescuPersson 2006 2206:Bohr–Mollerup theorem 2193: 2167: 2135: 2084: 2058: 2032: 1960: 1900: 1858: 1832: 1830:{\displaystyle \exp } 1792: 1766: 1722: 1679: 1630: 1581: 1517: 1471: 1426:Sufficient conditions 1417: 1389: 1347: 1300: 1215: 1161: 1067: 958: 790: 634:Equivalent conditions 582: 259: 236: 206: 172: 132:be a function taking 72: 2616:Krein–Milman theorem 2409:variational analysis 2176: 2144: 2095: 2067: 2041: 1977: 1909: 1867: 1841: 1821: 1775: 1731: 1691: 1639: 1593: 1526: 1480: 1434: 1398: 1356: 1312: 1230: 1170: 1097: 1000: 833: 685: 307: 245: 219: 187: 153: 53: 2606:Jensen's inequality 2476:Lagrange multiplier 2466:Convex optimization 2461:Convex metric space 1575: 1550: 1166:. For example, if 612:to be zero, but if 211:is strictly convex. 2734:(cs, bcs)-complete 2705:Algebraic interior 2423:Convex combination 2314:Persson, Lars-Erik 2188: 2162: 2130: 2079: 2053: 2027: 1955: 1895: 1853: 1827: 1787: 1761: 1717: 1674: 1663: 1625: 1576: 1554: 1529: 1512: 1466: 1412: 1394:is convex for all 1384: 1342: 1295: 1210: 1156: 1062: 953: 785: 577: 575: 254: 231: 215:Here we interpret 201: 167: 67: 2812: 2811: 2339:978-0-387-24300-9 2128: 1837:and the function 1648: 944: 893: 871: 765: 16:(Redirected from 2845: 2730:(cs, lcs)-closed 2676:Effective domain 2631:Robinson–Ursescu 2507:Convex conjugate 2398: 2391: 2384: 2375: 2369: 2350: 2320:(1st ed.), 2308: 2278:John B. 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Index

Logarithmically convex
mathematics
function
composition
logarithm
convex function
convex subset
real
vector space
non-negative
composite
increasing
gamma function
Bohr–Mollerup theorem
factorial
Logarithmically concave function
Montel 1928
NiculescuPersson 2006
ISBN
0-387-90328-3
"Convexity, logarithmic"
Encyclopedia of Mathematics
EMS Press
Persson, Lars-Erik
Springer
doi
10.1007/0-387-31077-0
ISBN
978-0-387-24300-9
ISSN

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