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_txOJia6_ByXEQLOV2TSrlvlVs50lK5p4N8FA45YFOYq8UI6VOPaLCw5A_2H6Shh2jQ-DOpHxPdWZ4j2cyKDRzK8OLghEg0bjiaQmryCluh6yDBwXclg9MdupK49PqBGQAdxb8px5XNntbCRqLAAbfupPEuhr6qFj2UVJB9KRQQDLqUV-Vpur9tDcvPRZ5lJbin_KzeiQ10o9GShGqZk1AtZs6WZ4LdpA=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tD8zXxJBcIj4Nnhe_QhznF8TIjC8_uGw-gIHX1hAtvJXGpIpwuXFX3JW5ss9nbVff2BmwHkujw5Fa2GAWUeRRTNvcXr3f8YUkH0Zm5mDYAi2GL0FOyvDOosR4GsBOvx30fybZClaHAo45FEHfOaPW6i9GL0nQwIPWX_LpgUCQsjfw8GEWPq40TelBdTGdQGhhHJ5ZkxhpahXwxyPJ7K7Qr3GJqEr5pow=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_txOJia6_ByXEQLOV2TSrlvlVs50lK5p4N8FA45YFOYq8UI6VOPaLCw5A_2H6Shh2jQ-DOpHxPdWZ4j2cyKDRzK8OLghEg0bjiaQmryCluh6yDBwXclg9MdupK49PqBGQAdxb8px5XNntbCRqLAAbfupPEuhr6qFj2UVJB9KRQQDLqUV-Vpur9tDcvPRZ5lJbin_KzeiQ10o9GShGqZk1AtZs6WZ4LdpA=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tD8zXxJBcIj4Nnhe_QhznF8TIjC8_uGw-gIHX1hAtvJXGpIpwuXFX3JW5ss9nbVff2BmwHkujw5Fa2GAWUeRRTNvcXr3f8YUkH0Zm5mDYAi2GL0FOyvDOosR4GsBOvx30fybZClaHAo45FEHfOaPW6i9GL0nQwIPWX_LpgUCQsjfw8GEWPq40TelBdTGdQGhhHJ5ZkxhpahXwxyPJ7K7Qr3GJqEr5pow=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_vXsBB2AvmtkA0H6DzodCymKf3wytPs6RrltHeP2Q90awLwZdmhnFSdmTmmuwdO31eplsoEuokGu1RGMwxjvmOKHq0OlGmY5DwZUhBqUPP4beEMTSlhEjrXxRvJQdVl2y0h4HE7W28AOBk_9JP2SATJHdxYOPWVFm2VgVyNef7DlKllpu6zST--q1Bed9YGvBAA8mCBDh6Nm1M5O4KykEpopv3zyew_ug=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_vXsBB2AvmtkA0H6DzodCymKf3wytPs6RrltHeP2Q90awLwZdmhnFSdmTmmuwdO31eplsoEuokGu1RGMwxjvmOKHq0OlGmY5DwZUhBqUPP4beEMTSlhEjrXxRvJQdVl2y0h4HE7W28AOBk_9JP2SATJHdxYOPWVFm2VgVyNef7DlKllpu6zST--q1Bed9YGvBAA8mCBDh6Nm1M5O4KykEpopv3zyew_ug=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_tZ8TxRSoefp5d_Lsj-H9AYhJBcbI3JMOo5Ge5fbvBzJ1V7qY430C-laaiYOaR1sBeEIJYsYH9OPmbiJNTof46ki4OOHIZ-_dTuPVNvGJkfLisb0xIoSOMbQhHYiErtE5fMIW2pY-x-qKce6ooT-XPawRRwuoKFrzZupbofSTlOSOc7RfA9YqwbGJdBjzoCB_Al42malXI_hIQYUgOBMPS14aQL9sLROg=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_ufeyzMT6G5y6icUKoroyURudUia4bhaMQ_7tZN-xtyo3QB8cjKJLPwOe5r6Xx1sRfZjTRQd8nIx1vCDlmfyGCQXA2VlLXVA8tv_XJ0Xfa6jnScv7kgm32EFtuCBhoyQrn8h-g-IbUHIaYZU9xMw4qR-zwzvEXmn1wXatgl8etfVYKvzUP-NORrM92lpxVdV30Uf5v9j10qd2zeHpA-2bcw2HNUhbJp8Q=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vIn3_tnaVx9y-vuDPnNni_uHXjyLvBprneyAUgehn6u0z2Wf7W_9pv7kuXKsJeUAnZRAnY4HuCobrhPBTZY3BrHIBKZxUIIjuLn99hUyj16RZR23RSCigew4MgBSfBO5EvDPbHIKVkjfG7VWtK6keqEKxrRwHBGVKh4oUSmYCUvt6iKvRbLPBWVixuEgW3NnytLudr7xU9-K3htPWBvG58ShdHBdHQoQ=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_ufeyzMT6G5y6icUKoroyURudUia4bhaMQ_7tZN-xtyo3QB8cjKJLPwOe5r6Xx1sRfZjTRQd8nIx1vCDlmfyGCQXA2VlLXVA8tv_XJ0Xfa6jnScv7kgm32EFtuCBhoyQrn8h-g-IbUHIaYZU9xMw4qR-zwzvEXmn1wXatgl8etfVYKvzUP-NORrM92lpxVdV30Uf5v9j10qd2zeHpA-2bcw2HNUhbJp8Q=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).