Valor máximo y valor mínimo de una función
Si
f es una función dada, entonces

es un
valor máximo relativo de
f, si existe un intervalo abierto
![$]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vNkXXaJmpstrhnLYm3fapJApmkHcFfvMIi4Alhfv52wNNj9MuE-nErx3hCBB9cSg2QkECBVyULZqrn1k_hHNyfHE-PjBKYnzq_qiHj5lkbpvuXpFcnCL6rF6PPj-T4DJx05f2daAvht3qgVGV3w10HB93NTYrtpsojqv8-C7xJ2hYn9xEcYrO5--0eMKa56g6LFpTScUibfXJ5RCUX4k7Os4-7zLxY5A=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sUSe-7MNN0mrvlK1x5hZqKkdqgU36p2qSwoiktrOrV6ftqd4u_JrsnglzJOcrPoYAm-ua5XsReogpfMRKpXLX1Y8qUMUGNauk7uboP2QjnADRtujBJF4TvGYylZa8soLBtu9VNUw02l9dcNOP08ufcH8SVj0-ErIWqVtYTTDZa4SrPfX_f3uLKB8VxIrTHZom8MGuBN2wGdn9oFhU79mgRUsPGhv8OOw=s0-d)
, siendo
x un valor del dominio de la función.
Si

para toda
x en el dominio de
f, entonces

es
el valor máximo de
fo
máximo absoluto.
Similarmente,

es un
valor mínimo relativo de la función
f, si existe un intervalo abierto
![$]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vNkXXaJmpstrhnLYm3fapJApmkHcFfvMIi4Alhfv52wNNj9MuE-nErx3hCBB9cSg2QkECBVyULZqrn1k_hHNyfHE-PjBKYnzq_qiHj5lkbpvuXpFcnCL6rF6PPj-T4DJx05f2daAvht3qgVGV3w10HB93NTYrtpsojqv8-C7xJ2hYn9xEcYrO5--0eMKa56g6LFpTScUibfXJ5RCUX4k7Os4-7zLxY5A=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sUSe-7MNN0mrvlK1x5hZqKkdqgU36p2qSwoiktrOrV6ftqd4u_JrsnglzJOcrPoYAm-ua5XsReogpfMRKpXLX1Y8qUMUGNauk7uboP2QjnADRtujBJF4TvGYylZa8soLBtu9VNUw02l9dcNOP08ufcH8SVj0-ErIWqVtYTTDZa4SrPfX_f3uLKB8VxIrTHZom8MGuBN2wGdn9oFhU79mgRUsPGhv8OOw=s0-d)
, con
x en el dominio de
f.
Si

para toda
x en el dominio de
f, entonces se dice que

es el valor mínimo de dicha función. También se llama mínimo absoluto.
Ejemplo:
Considere una función
f definida en un intervalo
![$]c,d[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tW5x8mwWc8bdOlSwnm7DOYQ7JB_pKARSWE6sst4pxIEWtzMv2bgeO4rx6pCWKCOKTaDFankOHQ-x8LKpUiCFW1GnKULYJ74dH9Y8N-1H1tk3aRDDH4XsOfnMfPq0GpyuDVrIr937f8J7jdma3k49HuZ24Gr80R7RiAkWyAErY1Uo9kJ_vPtgCxSC9yFU9zbC6ZuOwcRdKLes0E3n8Z0PGAdxADTe-Ngg=s0-d)
, cuya representación gráfica es la siguiente:
Note que

, es un máximo relativo y

es el máximo valor que toma la función en el intervalo en que está definida.
Similarmente,

es un valor mínimo relativo y

es el mínimo absoluto de la función en
![$]c,d[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tW5x8mwWc8bdOlSwnm7DOYQ7JB_pKARSWE6sst4pxIEWtzMv2bgeO4rx6pCWKCOKTaDFankOHQ-x8LKpUiCFW1GnKULYJ74dH9Y8N-1H1tk3aRDDH4XsOfnMfPq0GpyuDVrIr937f8J7jdma3k49HuZ24Gr80R7RiAkWyAErY1Uo9kJ_vPtgCxSC9yFU9zbC6ZuOwcRdKLes0E3n8Z0PGAdxADTe-Ngg=s0-d)
.
| | Teorema 2 |
| | Sea c un punto interior del dominio de una función f.
Si es un valor máximo relativo de f y si existe entonces .
Prueba: al final del capítulo. |
Ejemplo:
Considere la función f definida por
|  |
Su representación gráfica es la siguiente:
Puede observarse que cuando
x toma el valor de

entonces la función tiene un valor máximo. En este caso

es precisamente el vértice de la parábola con ecuación:

.
Según el teorema anterior debe cumplirse que

es igual a cero.
En efecto, como

, al sustituir
x por -2 se obtiene que

, que era lo que quería comprobarse.
| | Teorema 3 |
| Sea c un punto interior del dominio de una función f. Si es un valor mínimo relativo de f y si existe, entonces .
La demostración es similar a la del teorema anterior. |
Ejemplo:
| Considere la función f definida por: |  |
Su representación gráfica es la siguiente:
Note que la función
f tiene un
valor mínimo en

dado por

. El punto

es el vértice de la parábola con ecuación

.
De acuerdo con el teorema

debe cumplirse que

sea igual a cero.
Como

entonces

y se verifica lo enunciado respecto al valor mínimo.
Observación:
El recíproco de los dos teoremas anteriores no es cierto. Es decir, e
l hecho de que
sea igual a cero, no implica que en
exista un máximo o un mínimo.
Por ejemplo, para la función
f con ecuación

, se tiene que

, y

si

; sin embargo, en

no hay ni un valor máximo ni un valor mínimo, como puede observarse en la siguiente representación gráfica de la función.
| | Definición |
| | Sea f una función. Recibe el nombre de valores críticos del dominio de f, aquellos en los que es igual a cero o en los que no existe. |
Ejemplo:
Determinemos los valores críticos de las funciones con ecuaciones:
-
-
-
Solución:
- a.
- Como
, entonces 
Ahora:
si y solo si
o sea si
, ó,
, ó, 
Luego, los valores críticos de f son: x=0, x=1, y x=-1.
- b.
- Como
entonces 
Luego
, de donde
si y solo si
, o sea, si 
Por lo tanto el valor crítico de f es
.
Note que aunque
se indefine en
, como este valor no pertenece al dominio de f, entonces no es valor crítico de dicha función.
Observación:
Reciben el nombre de
valores extremos de una función
f los valores máximos relativos y los valores mínimos relativos de
f. Dada una función
f cuyo dominio es el intervalo
k, un valor

será un
valor crítico de
x para la función
f si:
| a. | ó |
| b. | no existe ó |
- c.
| c es un extremo del intervalo k. |
En este último caso, si
![$k=[a,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uurfSg0xBc3quNonq9tDUJBw6eVrAs53IoXP7p_YEjMiIOMApmFCthPMicvdfBcsHY2RBntogVUwBEJ1TcDjIpymzR6mmWF2aNhq-R9mB92g53reTYn49lUSiX070MYa1NFcJurNM9YuIGv3DoaAhqOP0ZmjjLI4Ca7pb5hmovLo_5Woaw2BgR38mnOjc53NaMNksXVQ77kD6Px7op-z6xkqwgCpinfQ=s0-d)
entonces "
a" y "
b" son valores críticos. Si

o si

entonces "
a" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uTXBBWZiSUpeKqPTfH5EG_ig6N1b9rGqqUKTjrKZTFpkAH5PXQ5Zod69A1e-6j-5QoDJ7X6IWIfdv2bY9kNZww67rFfg1nlvAseBKz0sRQG2Kgta_ROgndYJEFrUl_rgKYtr_gFuz0B9S_RoLJlWtrqfzO0SO0ZMR1I9SfZH0TIx3gsR9qK-HCmqSZOr-fkYBc_mCIb7-7eBtPm1oFQkU1fZDGmdMQiQ=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sq_GcZ6qVJKFaHYDoRK76Sei35se1ZB2HT5XwNOexiCZfxXBj-F0FiHZ9ERNW4D8AWASm09VbcFE445__L0AakxGlCOHipvHgs8V_70YCfQfIjDdYeRodIKnfk-wwk1ew-QstxARR1RW4Y8-KFDDqgoz09xhQ5udb-XNTWlYwQr8RzuSJT08JNWtkwTkaO5VblrLTYSvxC6nU8LkyOZZjZDOG2NhX6EQ=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uTXBBWZiSUpeKqPTfH5EG_ig6N1b9rGqqUKTjrKZTFpkAH5PXQ5Zod69A1e-6j-5QoDJ7X6IWIfdv2bY9kNZww67rFfg1nlvAseBKz0sRQG2Kgta_ROgndYJEFrUl_rgKYtr_gFuz0B9S_RoLJlWtrqfzO0SO0ZMR1I9SfZH0TIx3gsR9qK-HCmqSZOr-fkYBc_mCIb7-7eBtPm1oFQkU1fZDGmdMQiQ=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).