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_vZTtIeCNUGG29r689K4Zx_PtdOyesBhmTBTuMf9BWY9FpGLoVInJSe4t86Rm7fjLf0bGjwd9b_-aJYnE-Hb531mQCV1eWtn7bOsbd4o2GbBDuI2CyAyLCO7JpMISoZD8rBtyp6RwjH82ZjdjviuKfRi3XV8l51uMAw3eJ8-bhttTcRvJoYT1e7dHrKU0bkXuU-Auh_8t8am2zY4lWQC9I4GdKjOTfoOQ=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_s6-CTgT7xZenxWhIIVpczp3e9YoN-nfrdzMHH5EIYzPVFJ2p-YDC3Fe6HwxFUFnnOhZuXuMTmdlAcv2btzMo5wo-CF5wUxT5g0hZ1Epd8fMh6gCPnQ3Ou5pejIo738IBajSo6u2cT5iSLVljdLnwb-unnBXI9_qYmuf6iIxdMNV4V6R92aOLd-5VSEicEFsWFxBAN_uz7Ek1kRU5XLX2GfzeS0HNTD9g=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_vZTtIeCNUGG29r689K4Zx_PtdOyesBhmTBTuMf9BWY9FpGLoVInJSe4t86Rm7fjLf0bGjwd9b_-aJYnE-Hb531mQCV1eWtn7bOsbd4o2GbBDuI2CyAyLCO7JpMISoZD8rBtyp6RwjH82ZjdjviuKfRi3XV8l51uMAw3eJ8-bhttTcRvJoYT1e7dHrKU0bkXuU-Auh_8t8am2zY4lWQC9I4GdKjOTfoOQ=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_s6-CTgT7xZenxWhIIVpczp3e9YoN-nfrdzMHH5EIYzPVFJ2p-YDC3Fe6HwxFUFnnOhZuXuMTmdlAcv2btzMo5wo-CF5wUxT5g0hZ1Epd8fMh6gCPnQ3Ou5pejIo738IBajSo6u2cT5iSLVljdLnwb-unnBXI9_qYmuf6iIxdMNV4V6R92aOLd-5VSEicEFsWFxBAN_uz7Ek1kRU5XLX2GfzeS0HNTD9g=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_tGhVaLZohYk5N0xN8IFIT8W2jxvP_Be4Cl9RdeUE6je9UDdyroZZBq-coDSGYXL2Ssh8ZNKmNsifU9PNhM8cmKa-5LoQKuXbyl6JN0tKJgwScoRcmN3dKYa4mDN61INldGEQrivlIQsQEKmta6zwhrN6NXctyTrtS2ByAP-UkwfxttPSbwNUztGokIivNZIeofrQPk7WaIg9u1kwSKOYa0jm1_1cQCFw=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_tGhVaLZohYk5N0xN8IFIT8W2jxvP_Be4Cl9RdeUE6je9UDdyroZZBq-coDSGYXL2Ssh8ZNKmNsifU9PNhM8cmKa-5LoQKuXbyl6JN0tKJgwScoRcmN3dKYa4mDN61INldGEQrivlIQsQEKmta6zwhrN6NXctyTrtS2ByAP-UkwfxttPSbwNUztGokIivNZIeofrQPk7WaIg9u1kwSKOYa0jm1_1cQCFw=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_syFXwSfnsP-LY-xkF7wVmwyNS38ogCJNXwXuzmstnipc_rRxyxPDv7EW9P-shDQARZbsurHsTLhTj_Gvwts0PybNp5otzpzjOfcuJVdAMYZI4MTmp5L-dhmXaZHLJQ4azypqcBpLFj-Oj7xfs1esnQCKUhYDChXYwVXqsOvzkzByEPjy3Jhycs33wD7a5XF63SCqB6q5ksm5RYWmHHaWR3GsTqt73KAA=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_vSvntoMGd4A0IYhP90E6RX4ZOk8n4O8i-fm1vRsjWFr6Muqt1C992NjDBryIZsPRP3bHxa8z2G_joF_LdXcTqHwnMdjFzWB4xmQRU3zQiChOaD17QIL5HvkjzEH7a0VaBBKu7Vacp9vZ4s07psc9Hxu3-gH01ZMsZciA1VS-TAugWl5g1n9TsntL_6yQAf5OXvkJfkNDSbjYzzhtViJIjejxEQt44s5w=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tdio9QlnMAd6uDFqWagVEVW8MMdLM3nA6nCPK7Qu1L1g5QD9TFUTrgXQtEc43d_FI1VfLe43un5wn5Ae3g8aAvfen-hYlggg2CAMQnShQFbwxELj6lCO-ML8JaYG9oBCLWM6Si32-HDhP8YeYwQEjOMEtP6DvmTdsW7PfnODLbFyuvhe6Gzy5e9pBgZqCUhF6r0YURFMf-ArsY25iv96XHHlzJx6oIqw=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vSvntoMGd4A0IYhP90E6RX4ZOk8n4O8i-fm1vRsjWFr6Muqt1C992NjDBryIZsPRP3bHxa8z2G_joF_LdXcTqHwnMdjFzWB4xmQRU3zQiChOaD17QIL5HvkjzEH7a0VaBBKu7Vacp9vZ4s07psc9Hxu3-gH01ZMsZciA1VS-TAugWl5g1n9TsntL_6yQAf5OXvkJfkNDSbjYzzhtViJIjejxEQt44s5w=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).