Условие 3) поставлено нечетко. Что такое
? Если это некоторое заданное множество, отличное от
, то ответ отрицательный, поскольку в отдельных точках, не принадлежащих
, значения функции можно задавать произвольным образом. Если же условие 3) соблюдается для произвольного выпуклого
, то проще сразу писать "для любых
". В этом случае ответ положительный. Докажем от противного: пусть
,
, тогда существуют точки
, в которых
(иначе функция не была бы интегрируемой на прямой), и в точках
неравенство условия 3) нарушается.