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関数yとそれに付随する関数Mとはきちんと切り分けてください。
たしかにxの関数yは上に凸ですが、aの関数Mは下に凸です。

関数Mは関数yの最大値なのだから、関数yについて平方完成なりで頂点のy座標を出すと、このy座標がMになる。
(1)でM=頂点y座標 とすると、Mが下に凸のaの関数だとわかる。わざわざ(2)で「aの関数M」と言っているので、(1)の式についてそのまま平方完成なりして頂点の座標出せばおわり

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(1)のMの式を(2)で使う。
(1)のMの式は上に凸ではなく下に凸の二次関数だから、最小値はあります🙇

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