Si \( z \) pertenece al segmento que une \( x \) con \( y \) entonces, \( z \) es de la forma \( z=tx+(1-t)y \) con \( t\in{[0,1]} \). Si \( x \) e \( y \) son soluciones de \( (P) \) entonces, \( f(x)=f(y)=M \) (óptimas). Dado que la función \( f \) a optimizar es lineal, no te será dificil demostrar que \( f(z)=M \).
Saludos.