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_vwtAeElcbpTadvnudRh3MQSoAK_I3X04G8rd_Yzs7km9IZgITi-GpM8Fu9JpPPxO5aRLNE0GhDguCgp-BiZscWR0XGAEo40ReImudtX65HoWy9zdMQ4wd1BDvAZ6b-WQPsWIBZyYmuHuXs9lZucWF8dS_8Sm1YVlErxwT4T24PLYcux09xskGnEDJeEN_EuKKvZ6Tx_099ywjQTVgXni-yKS4YjlvYsA=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_ugsgvXeTtWDm3kXoRDFHGvBtUn5_etkfAtjbhMIBg9SVyF8lITvfRGtLXhH7Gq1hfInlDAdKaGYMKZIh3EMJvmiznsRNakzTa8D8MJEu4BA3KbQlWeTkXnEtgUVTLa5-JsWboHOwaxDGIufhH14edpdDdFrGfHT0KT7XLYmtU4Fb7UfNc9GnMMuXN-f33njNjEbl52eLDUN8fZWaHapbICxMgtuO4Wtg=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_vwtAeElcbpTadvnudRh3MQSoAK_I3X04G8rd_Yzs7km9IZgITi-GpM8Fu9JpPPxO5aRLNE0GhDguCgp-BiZscWR0XGAEo40ReImudtX65HoWy9zdMQ4wd1BDvAZ6b-WQPsWIBZyYmuHuXs9lZucWF8dS_8Sm1YVlErxwT4T24PLYcux09xskGnEDJeEN_EuKKvZ6Tx_099ywjQTVgXni-yKS4YjlvYsA=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_ugsgvXeTtWDm3kXoRDFHGvBtUn5_etkfAtjbhMIBg9SVyF8lITvfRGtLXhH7Gq1hfInlDAdKaGYMKZIh3EMJvmiznsRNakzTa8D8MJEu4BA3KbQlWeTkXnEtgUVTLa5-JsWboHOwaxDGIufhH14edpdDdFrGfHT0KT7XLYmtU4Fb7UfNc9GnMMuXN-f33njNjEbl52eLDUN8fZWaHapbICxMgtuO4Wtg=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_u56udpjaBEE-xB3TlOJZuSWuS1FXYw8C2zRlmWyRQ5bzxlvmrYjikv56NVJol16FafJPQoj16Oupcf-oXBQ8YfD4BA4IBi5SIE-qoq4rfMsQnDqjmP9Xih6n0EiJfFtip-sHjdj2DjPzq3Q78NBEidiRv9Wwjg-Vl8ZP4_mUmKXdVKxjKoSEqlVI6FUdmWDwl5srRHFxw02RdA2FkcrGlOZSYkShMDjg=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_u56udpjaBEE-xB3TlOJZuSWuS1FXYw8C2zRlmWyRQ5bzxlvmrYjikv56NVJol16FafJPQoj16Oupcf-oXBQ8YfD4BA4IBi5SIE-qoq4rfMsQnDqjmP9Xih6n0EiJfFtip-sHjdj2DjPzq3Q78NBEidiRv9Wwjg-Vl8ZP4_mUmKXdVKxjKoSEqlVI6FUdmWDwl5srRHFxw02RdA2FkcrGlOZSYkShMDjg=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_sDDd-F_37Tr44zAqUYnjiuRXw7NA8G2RWtbNhrRIH5PP4_-ksZr-cFEMKeogSK1B8645xGk_yGKP6TGoS33ZZK-6X3-r_tEiSWwMYozXHUGMhVfI6UCdKbNrW0N7MUCi7wduncNcZlW37R3jSXzgqbkvwr8-qR7L9A5C3rmxmlCkHeBnKBiQ8ljz8TKfkYwKv0kKdGcdXTd0n8XF9UL99Bw1Ep1hIOHg=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_sh2h4CFx_Aa0GnVwxj8lLbgSzVGqmaNDhjEil6HG7uVpKwdCj39LTfStsRv1Q3ibMqnPaFm-jXUdksSOf5j_RTMA2T7CNYZQa0YxjX2a0TcrRsi9xvs8pht28yR7DYZo10bvV1HXcclhq9D4ZiFtikFDz4KBKTCD2Wx4dRWlJnwGR6f-YBoI1LhhIDJFG7VPgLYAiykG9MnFWgJ4NFCq-2kpCGI_WA1Q=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tWrv1NHovmMEFUvr8S32fvGk69lq_D19RJ6J415vk2KU6rGV0hxeGzh7TTlbe0-vdpcHMjzj4rexEWMuMwHiCLFicRQdqKbqf3jJqy3rhGIOoVtxc0cGq126DUBumSmiewvic78j-B8IYDOXAzp_egTKuQi-W7ZGOQph08DWKJO8tIRMI4Ibcxo2ez97GjgXgN3XCFZy9DKv-0gvIP1ptBpqxbjOKdhA=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sh2h4CFx_Aa0GnVwxj8lLbgSzVGqmaNDhjEil6HG7uVpKwdCj39LTfStsRv1Q3ibMqnPaFm-jXUdksSOf5j_RTMA2T7CNYZQa0YxjX2a0TcrRsi9xvs8pht28yR7DYZo10bvV1HXcclhq9D4ZiFtikFDz4KBKTCD2Wx4dRWlJnwGR6f-YBoI1LhhIDJFG7VPgLYAiykG9MnFWgJ4NFCq-2kpCGI_WA1Q=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).