Есть решение попроще жюрийского для Pr.3,Day1
Условие

, для простоты сразу обозначим

Док.

Это свойство (я немного перефразировал условие) сразу равносильно вогнутости функции в данной двумерной области
Чтобы доказать отрицательную определенность 2-го дифференциала f быстрее, повернем область (и изменим масштаб, что тоже не влияет на вогнутость)

,

, а у нее уже матрица Гессе считается в уме, видно, что при

отрицательно определена.
UPD:И кстати лучше без матрицы Гессе, f, с точностью до линейного слагаемого, произведение одномерных вогнутых функций.