Во-первых, выпуклость конструкции не может зависеть от непрерывности. Во-вторых, ну сгладьте чуть-чуть фронты этих импульсов -- ничего принципиально не изменится.
В-третьих, вы говорили "в лоб". А как, собственно? Ну разобьёте Вы

на два слагаемых. Но ведь по отношению к числу

одно из чисел

больше, а второе -- меньше. Поэтому в одном из слагаемых супремум будет оцениваться в правильную сторону, но в другом-то в неправильную.