볼록함수는 임의의 두 점 과 [0,1] 사이의 값 에 대해
가 항상 성립하는 함수 f를 가리킨다.
또는, 임의의 두 점에 대해 그 함수값보다 크거나 같은 점들의 집합이 항상 볼록 집합인 경우 그 함수를 볼록함수라고 정의하기도 한다.
볼록함수의 반대, 즉 부등호 방향이 다른 경우는 그 함수를 오목함수라고 정의한다.