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_slaOYhGxitl5cBXi9OEWW0CMarXDoRYFLagmb4ClIqtoy50G1DtxUXr1WdQU-MVQqVkGC_FEna6i-W2P8THK9HLZDrO8stvuWf8P5vRmEMcQ5vop8hr1b5-cSMWvbm6GAXb0G8jWLKt22VXv0O_zga7JNR24bBWtg-ZMBrqTvx57qfVyUngc_EQCNGNthMAB-JHHLZs59g1-z-D9cXlMisGQM1Ht97XQ=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uSpPhGnZIaRbglu4A9mBiY4VVLjdmmYJgN9zM5HfmTVNl11lGwo6MNbnEKyeIEic6BkTAI1r1idNUwbC5JGZJdoNLiU3vJcR2zxr-rRbXyMwMJ4zU4_Olj2s3JF8hffax_Dctj358emlMp_XtdWktSN2XzBx2W4UuOuTZhrGUSgLlwT7ZMZoVtAl2J02KxgWhACaVJVg09fmj2mdevSsvw4H1iHcVqDA=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_slaOYhGxitl5cBXi9OEWW0CMarXDoRYFLagmb4ClIqtoy50G1DtxUXr1WdQU-MVQqVkGC_FEna6i-W2P8THK9HLZDrO8stvuWf8P5vRmEMcQ5vop8hr1b5-cSMWvbm6GAXb0G8jWLKt22VXv0O_zga7JNR24bBWtg-ZMBrqTvx57qfVyUngc_EQCNGNthMAB-JHHLZs59g1-z-D9cXlMisGQM1Ht97XQ=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uSpPhGnZIaRbglu4A9mBiY4VVLjdmmYJgN9zM5HfmTVNl11lGwo6MNbnEKyeIEic6BkTAI1r1idNUwbC5JGZJdoNLiU3vJcR2zxr-rRbXyMwMJ4zU4_Olj2s3JF8hffax_Dctj358emlMp_XtdWktSN2XzBx2W4UuOuTZhrGUSgLlwT7ZMZoVtAl2J02KxgWhACaVJVg09fmj2mdevSsvw4H1iHcVqDA=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_uxZFap_V2cY7Zydu7MU_2SbJ3OsqV_lsLE7i1RT1sOlOOpNCpuCIpNOUuvwK9jUAYgsaTrCyC1PoZgCNzJGNUa94j-o3ygvS72eH8LEirCehiJca8kbbFKTeilyZUY2uqiIvpfzOrolxxOu8vJzbPjRP3DAiXxa-nbw_GCvmUVI3_QIIkjxDRP92vYUi5pO5GvGFUJQ8Fvq3TSuPb-EH-Af1KmGIPl0g=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_uxZFap_V2cY7Zydu7MU_2SbJ3OsqV_lsLE7i1RT1sOlOOpNCpuCIpNOUuvwK9jUAYgsaTrCyC1PoZgCNzJGNUa94j-o3ygvS72eH8LEirCehiJca8kbbFKTeilyZUY2uqiIvpfzOrolxxOu8vJzbPjRP3DAiXxa-nbw_GCvmUVI3_QIIkjxDRP92vYUi5pO5GvGFUJQ8Fvq3TSuPb-EH-Af1KmGIPl0g=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_s_f0viUy5CgHptWGVGSMM94FLtbOwbqcj0c6DGh32xrpecwrxvlAdJzzRQhRu9Oe_KN0D10L8XD2NK1CLeJhAAMOxg0p5YTlC1Bb6iKnMmopP-QCdLkqg26ovUqMkH2TpMJlE2HI6rzWJEYMnLvMrSzeijhGHwE7xUmCWkUr3Obd6xV6eElhuhSRzL2BhuINq-fUEMEB73A4BX8oXEfKiMS6TSEX-Tew=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_vCEafn6chrktwVtJfyH7NVXwqkcLq1ZnABNGGVlw8jCidNiY8N7ukAq3x2itaLU7KPNcFZZg3KdzXisZMiS7lvENEZWOy7VYt2pmiAvXQ1XuQKaoPR6RTIr8ilf4E0x9jUy0EQYFCwjwQgyboMBJ7Q3aPaev_6o38xZMvKhPoyUJEECW8OI2U5ImSkOgiqlPRAQWGtvNEiljdWLlZDP7WiIhi86uzIgg=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sd6RbDVtdzNGWQxhoww3cIVDk62azRsnn-1yyAWyaslL9dWp9XgySTzfGHgtpw3bESPWif7lbUp23zEbZgdWoV0ljreYljIZx_JNsEm3m1Jq8w_SA3DLv0WqnTDVA39vhlA0Crj_SH8TI0iGJWvqnbHAlDrk-sTkJiMXHrKLjliE0XoxoYIcpVuXY0YgY6Paix36zMxMHefLLkaBGX8ZwkUwWDwnMP1Q=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vCEafn6chrktwVtJfyH7NVXwqkcLq1ZnABNGGVlw8jCidNiY8N7ukAq3x2itaLU7KPNcFZZg3KdzXisZMiS7lvENEZWOy7VYt2pmiAvXQ1XuQKaoPR6RTIr8ilf4E0x9jUy0EQYFCwjwQgyboMBJ7Q3aPaev_6o38xZMvKhPoyUJEECW8OI2U5ImSkOgiqlPRAQWGtvNEiljdWLlZDP7WiIhi86uzIgg=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).