设:向量y>>0,表示y中各分量均非负且至少一分量为正。
与此问题等价的是,对于任意给定的x*>>0,过点x*,总能找到一个满足p>>0的超平面p'x*=e,使得上截集u(x)>=u(x*)完全在该超平面正向的一侧。
由于u(·)拟凹,则其任一上截集必凸(其中没有“洞”),而任一超平面p'x=e都是凸集,故过点x*总存在一个超平面p'x*=e,使得上截集u(x)>=u(x*)完全在该超平面的一侧。
由于u(·)严格单调递增,对于任意给定的x0,集合{x:x>>x0}恒为上截集u(x)>=u(x0)的子集。
由于上截集u(x)>=u(x*)完全在超平面p'x*=e的一侧,故集合{x:x>>x*}也完全在超平面p'x*=e的这一侧。而仅当p>>0,集合{x:x>>x*}才能完全在超平面p'x*=e正向的一侧,故p>>0。
本题的证明其实就是利用了凸集的性质。而条件“直接效用函数u(x)是拟凹且严格递增”,就是保证了其任一上截集必凸,且对于任意给定的x0,集合{x:x>>x0}恒为上截集u(x)>=u(x0)的子集。