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_t2Sy8O3HV-WjaUQyI5rruLMmTptMsDGJvH5XFxl-t-tk6t9EqumTGMceYO_I73Xebfnd9VV30pqs5wazyRiP-D3LBm2qIA71IxosjzOY484xZjMafAIxT4czKUmYoXEFU_NlfdRhtZ_2MN5icMV3lA7zD9Esr6xgiqS29zwzlBmPStdfI2uj9tGsksoknAjpdEMyPFu6FElLs1jep7Lcb7l_TDCBKyQg=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vqMXpb-PM-Cy2POIf0l4FWFrtiWElZhWza381-nN2COaCvpJHyR23-xgt7NakV28JvJbcSZXvPNIS8qtMxWREIHfdneBe1AwXy04orpsqOvNcB9I8SX101eAfTz-gUjmTOZBiETqA83VFDt3XOvnAgi3OmMGJSTWOuRB7AqrGjibLtZMaisCr3Z2QOhOqQNGyCqN4y_7apnq4Rcjnc0Vhe3dbaYlHXgQ=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_t2Sy8O3HV-WjaUQyI5rruLMmTptMsDGJvH5XFxl-t-tk6t9EqumTGMceYO_I73Xebfnd9VV30pqs5wazyRiP-D3LBm2qIA71IxosjzOY484xZjMafAIxT4czKUmYoXEFU_NlfdRhtZ_2MN5icMV3lA7zD9Esr6xgiqS29zwzlBmPStdfI2uj9tGsksoknAjpdEMyPFu6FElLs1jep7Lcb7l_TDCBKyQg=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vqMXpb-PM-Cy2POIf0l4FWFrtiWElZhWza381-nN2COaCvpJHyR23-xgt7NakV28JvJbcSZXvPNIS8qtMxWREIHfdneBe1AwXy04orpsqOvNcB9I8SX101eAfTz-gUjmTOZBiETqA83VFDt3XOvnAgi3OmMGJSTWOuRB7AqrGjibLtZMaisCr3Z2QOhOqQNGyCqN4y_7apnq4Rcjnc0Vhe3dbaYlHXgQ=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_sMPWYo8_p4McjmP7fI6ynaqStjeh8gUQaAeX-DHLEqgZmFSTE2r01UAkNy74ZmEzchayPoh04x_r4fHrh5Czhng9dAf8y2rH_67IQWOElNfq0wAiETNHzglA6eFV_9hG8m8VTwddoEsdWPoynuMBVrxasWKPQdhT4C6J_eMmrwgNHjk6q2xG19fLT-nCaHyS5oaBawUsUsLvYPCJCJ886JSe25U-k0Sw=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_sMPWYo8_p4McjmP7fI6ynaqStjeh8gUQaAeX-DHLEqgZmFSTE2r01UAkNy74ZmEzchayPoh04x_r4fHrh5Czhng9dAf8y2rH_67IQWOElNfq0wAiETNHzglA6eFV_9hG8m8VTwddoEsdWPoynuMBVrxasWKPQdhT4C6J_eMmrwgNHjk6q2xG19fLT-nCaHyS5oaBawUsUsLvYPCJCJ886JSe25U-k0Sw=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_tRYwnQefk9OlY4GGmplxAbRVCI9cytpdxmlBM2xzwBIOvNuUhbHrSQ9_DZakUsynlbJukvIbIBfmN50fUI4Q7NFfCRnUruFeB4mFwn7jwv-81n1x-fwW9FyFN5N2GBaQHOiw553UkHPvwRHSrbsoeX8WG8jMM_CjU2t1xIxJV5uVs9vUN2pJpDcSF101yQp9wl68D2tMINczkyZLVyrmTDkQRSnabGVA=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_vSxrtU58Ctu3qRw2az6yiwOwcpoIyTW_RhU-vFGAxCVUXQdbMpvYwtugszZ9fUg5vjBiZkhTeMRbCO4khTfRRHkX3Go9Hs1uTWVqrXBVaAlBDVeRIZW7ZeisRtOSNfKSk1_1KHvZqvJwdBa0IA-2LeKiAFk3MQrZx_csTXTWu2rHXhI8Yyhh3c3uNXNROe2LJzSfi4SPDind6gzzeSlW7HbPcUEgPiXw=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vmVp90-PEWxI0X2fftWYYkYdjVLp5y-bgOXrORmlc5TjRI3-J2elrgENEeQSk4Ov5tEqpYtcXZg2f3_uj6YcyfPczDmYfyf7GamHrjHdmZzKsYrN7Wae5sCguGT347m_RT7E3QuEhGcZysrmx-3ZzYt42ZMx_X6dmyT_JLivpxZ_iroEhSrhsQuWdPJF2jj7MPnLG7dBtlKnmiY27I-0hwBw3koNPuEA=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vSxrtU58Ctu3qRw2az6yiwOwcpoIyTW_RhU-vFGAxCVUXQdbMpvYwtugszZ9fUg5vjBiZkhTeMRbCO4khTfRRHkX3Go9Hs1uTWVqrXBVaAlBDVeRIZW7ZeisRtOSNfKSk1_1KHvZqvJwdBa0IA-2LeKiAFk3MQrZx_csTXTWu2rHXhI8Yyhh3c3uNXNROe2LJzSfi4SPDind6gzzeSlW7HbPcUEgPiXw=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).