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_vEniaDCZ51FQYaJ6puaY8zmOWgkJVcJwM5sp1XYgtBH7Iog5Ayj_qht5X1lYjslrb3xh9Y5EbSrCSHcXIZKqQ1YTBvdsf3CB1ASRyP9ie36Ewyeo-RPPKahnDVAGv1XWFoySFCK3Ej7Qz9Z6Ysnyqw_HoDSbfj0Yi58FfO3SWH9rAw9kAPJX-0_xXhkrJ6tP00l3khN8KnFDV3LvVoQx3sHvKPtgMk-w=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sA-kqEWFgeFQKE14lEWQaqBESKElY65LHSI0o61V36JkmzZA-ICQd2B9jwI5oDitElOGDz3kngIv2ZMhzDWu2H6xdGgeu3V_fP75xGEIMjGPXV2MqEKWyJuHjdna0tSuG1NeAguIzzOVIjGX5wEd9LUTRONdA2WZmpckAFVDmT62LAHfCQUHPv_VkT3gKWRALkMv0UUOAdAE7VeDzbvaI_JPj5i-naHg=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_vEniaDCZ51FQYaJ6puaY8zmOWgkJVcJwM5sp1XYgtBH7Iog5Ayj_qht5X1lYjslrb3xh9Y5EbSrCSHcXIZKqQ1YTBvdsf3CB1ASRyP9ie36Ewyeo-RPPKahnDVAGv1XWFoySFCK3Ej7Qz9Z6Ysnyqw_HoDSbfj0Yi58FfO3SWH9rAw9kAPJX-0_xXhkrJ6tP00l3khN8KnFDV3LvVoQx3sHvKPtgMk-w=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sA-kqEWFgeFQKE14lEWQaqBESKElY65LHSI0o61V36JkmzZA-ICQd2B9jwI5oDitElOGDz3kngIv2ZMhzDWu2H6xdGgeu3V_fP75xGEIMjGPXV2MqEKWyJuHjdna0tSuG1NeAguIzzOVIjGX5wEd9LUTRONdA2WZmpckAFVDmT62LAHfCQUHPv_VkT3gKWRALkMv0UUOAdAE7VeDzbvaI_JPj5i-naHg=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_snk3Q5NJHGCmCZqeeVVXXGP_MiFlFkwP1XELBr9qiJUJGeXeyC-eMgV-DCGsG1pXdFK87Jv4OGrnlWq6hure4IVKyN9WLs8XgHFV6M-2EDnSwjd_JIcr5XRLHLvSV-XYHhfDlGdxLgsWiSXDCag30dDs5RUTMs_8S7p63Dhd5OxSEMaQMyyeG3mNhTicTmKU-Ar1WdQbYhKG3xfCvvylRa6jT9AaSjEg=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_snk3Q5NJHGCmCZqeeVVXXGP_MiFlFkwP1XELBr9qiJUJGeXeyC-eMgV-DCGsG1pXdFK87Jv4OGrnlWq6hure4IVKyN9WLs8XgHFV6M-2EDnSwjd_JIcr5XRLHLvSV-XYHhfDlGdxLgsWiSXDCag30dDs5RUTMs_8S7p63Dhd5OxSEMaQMyyeG3mNhTicTmKU-Ar1WdQbYhKG3xfCvvylRa6jT9AaSjEg=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_t4YzDv_VNOGGnEImWHruAs3Ftu-QPCAaDSTVXFwgB9aHgkUZ09hsK18_acz13E7Iiu3MVGCnNQdsJK5ktXh4PJLbeNrLAzAzc18inDga7KaScb151Ns26n560hyflh_bn7_iVfjt7NRV2-9l3FnNZvVM_N1HMSUVvgt5mitOk8vm3pLmPzSv5srU0Fh29FTu8cArpDgRlHgQFNladSfXAJUY7YQlkcoA=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_utK6-FxlgDmgRx_LsyXCH9gmuB3TeMMB5C8uGigH47-Vqi3AAToS8E0XPV8L8GW8i2Uv6DZeVko-SUiVsDOmSOXw618ToFkfoCIR0GDwcOxCUwGmpmh3CRO-TM0gURpKGUoJIbCZJBfITwO-A6nE9MnPu7V6Avc7MD1ogv5sM52myI4DVPsMROcnba7CCv1weoRxj1ztl022fueytcIEuMQ9jV-0H52w=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_s_NNGG_46prSvqP7mtKdYKEKZ0mopmqoq0uLkvkRw80ISgGpqonyfpKj8MviBaa_6lwRZOAgMOLyitekArjPPXjkruHeTmVOK41k1RmbgwVN-xeGQ5UVxMFCqmno-ghPCiBGNgSex4RoAvQt58M44DR4Pr_s662jGqtyGgwfpiIMn8cvmbptkl4EVWJ6adJ57SFWktJo1JqGhhPnXO1sdaoMR1rh_MNA=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_utK6-FxlgDmgRx_LsyXCH9gmuB3TeMMB5C8uGigH47-Vqi3AAToS8E0XPV8L8GW8i2Uv6DZeVko-SUiVsDOmSOXw618ToFkfoCIR0GDwcOxCUwGmpmh3CRO-TM0gURpKGUoJIbCZJBfITwO-A6nE9MnPu7V6Avc7MD1ogv5sM52myI4DVPsMROcnba7CCv1weoRxj1ztl022fueytcIEuMQ9jV-0H52w=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).