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_vnhmasKvQ7Ra0dgMJKHS5K9cxhz760b_5RxWmiqVdSY01AtL5VCLq8LoZwDc9Rk4DuBxuNtwGn-HgZe012rquHr8TMS8fn0NwlIWH47bMyNQRFi7MAR2EOlWenifKE0gztX34GVPswYIgjVsEAxq2V3xsxS8zXEZd279vsmI1XB_RKyWUzeULdvL1yt2Sy5BXGTtvy0HGnuUbr_7w0tuVk_rvc_-iGDw=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uYzRa_0Sr8zW5gcH0THEI9KOKbYITfjLw_fwPBUsUK9n9S6Jg0IgqgXcXV3KpiqfOkmnNEephyAckDKvZM4y91xNAw19UGLprUfElm2eR7jFaJP8pZMg1dISVSilrBZLjWqWtN3-pUui6zQZespT1EpE4R64yapeQdhO9oZqIeH6GVABgVTad4CPRQ_GKCf5SydDeQMZ_Z6wh44VuhJCUgwfnnSZJPDg=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_vnhmasKvQ7Ra0dgMJKHS5K9cxhz760b_5RxWmiqVdSY01AtL5VCLq8LoZwDc9Rk4DuBxuNtwGn-HgZe012rquHr8TMS8fn0NwlIWH47bMyNQRFi7MAR2EOlWenifKE0gztX34GVPswYIgjVsEAxq2V3xsxS8zXEZd279vsmI1XB_RKyWUzeULdvL1yt2Sy5BXGTtvy0HGnuUbr_7w0tuVk_rvc_-iGDw=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uYzRa_0Sr8zW5gcH0THEI9KOKbYITfjLw_fwPBUsUK9n9S6Jg0IgqgXcXV3KpiqfOkmnNEephyAckDKvZM4y91xNAw19UGLprUfElm2eR7jFaJP8pZMg1dISVSilrBZLjWqWtN3-pUui6zQZespT1EpE4R64yapeQdhO9oZqIeH6GVABgVTad4CPRQ_GKCf5SydDeQMZ_Z6wh44VuhJCUgwfnnSZJPDg=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_vxFERu_tPu80c7a0zIik-z9bbL1nS9WlwChHqmFDE9hdoM6tTGdOOxapbN6FvI06R959LMaVLTckuSD1S7gZhrzSFGhy4cwnCPVtsI8DQobi0sA_wrBIMM0ugG0qfZcpdci9RYlMNj0PBtg5Z1Kj5WM6bw2ciHZ6hLwr4gJfJHsd8QFN8Nb5aTS81LQYO4ouEuGlmZHDHXXSO-V5i0n8nDGwVapl8kfg=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_vxFERu_tPu80c7a0zIik-z9bbL1nS9WlwChHqmFDE9hdoM6tTGdOOxapbN6FvI06R959LMaVLTckuSD1S7gZhrzSFGhy4cwnCPVtsI8DQobi0sA_wrBIMM0ugG0qfZcpdci9RYlMNj0PBtg5Z1Kj5WM6bw2ciHZ6hLwr4gJfJHsd8QFN8Nb5aTS81LQYO4ouEuGlmZHDHXXSO-V5i0n8nDGwVapl8kfg=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_vAnVlKQ_tCeE8l0gcsrUfewULgKZBReWOs_NxOiyldHJXJ5Jv4DGSvYfditJNYXuuvKUMqKlFCHFO3jI3-0N3agTSryDfm327hx6meIjyDLS-KWlM0uJ_t3KrYRevIgbCIVCXw1X17WSMgHInJzlR2zJYOKRosiFnxwk0wo9vgveQAQC2p2Ne1UOFNKBEaIaUNBj5hMR2AUgAg1OvTD-5eDUrI0o6lyA=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_sLZP2MWB5O-vKI5xrZ0iHfBzOF2dgqXJnEABe0Lbf-61BgQLwJQDgo7k2lHSa5aEDro5RCRBwGI7Giz0DuQXRPxXB0SIq3mdPEl9DOiEZSx6uz3enPy5QQyc9iWZmlp0DBnkjoQgYkBVjAOfchpPauTLNLdbtZrOQh7WnO9QGpKjcBfumt7z6wtkOfo_rrGQcuzmeAORCQ2nKCnPhwDbv7V205sqb90A=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sfUFT_7wPdNWkpTtQDuTP3KboYgHrc3aOI5fnU4KM82Bb-F5sEny_krPXxNFIErv4uP3bjDlfv3-JNuKl4Vk8I6m-84wNNijILBASRyw7A2-vP178d_IkxsHcuGPlE9sVpC6E5MBmPu4qtpRf-LdUAF3WhE5xBonjQLmuuk2r_2TSRHSRqPcN_SwO6cU1aZ9Lmn852GA9s8z_n8_Gc91qnUVPMyIIRNA=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sLZP2MWB5O-vKI5xrZ0iHfBzOF2dgqXJnEABe0Lbf-61BgQLwJQDgo7k2lHSa5aEDro5RCRBwGI7Giz0DuQXRPxXB0SIq3mdPEl9DOiEZSx6uz3enPy5QQyc9iWZmlp0DBnkjoQgYkBVjAOfchpPauTLNLdbtZrOQh7WnO9QGpKjcBfumt7z6wtkOfo_rrGQcuzmeAORCQ2nKCnPhwDbv7V205sqb90A=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).