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_ubMlyvxrxPg52hcsY6lp5GvGFL0VZl9-9ilZMQXS0sSbxoLanmaWESebRxnmgdtJh0MvBJyYXoaeq8-YEDtujNg5sGvKCfs4goB7qme6jf1XaUlZ0fGDMBDOesF8dLssfLJkQdlENvPkS5mlGIIZiQK3aRobj8UFQxrvwx8uXIPGtK_TUMn7YSzvIp4U8AIPemTYiJLoT-qFHnotTQfjY9s3D-VjBzUw=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_v0m-yoekM8DR4Bb-Ytnc8lAQe21wuH8MMQBlCux8kP1SxqWFs6pzusUjWiZd6cGrJcQ6gi6JYG0Po1DSM2ZPOgYc8iZCaQjeRkgWRB3OGsRM2KYIgdH80cqQX4B3SwFU3LYUFmSLxBvEdA8jci4s3f-dbelXSo6wQOL1m2EugSwMWZq7ekJJdMI5Zr8KuERJ1_LvAYhI6L36gED2N-Hs3LTEoVrv3Viw=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_ubMlyvxrxPg52hcsY6lp5GvGFL0VZl9-9ilZMQXS0sSbxoLanmaWESebRxnmgdtJh0MvBJyYXoaeq8-YEDtujNg5sGvKCfs4goB7qme6jf1XaUlZ0fGDMBDOesF8dLssfLJkQdlENvPkS5mlGIIZiQK3aRobj8UFQxrvwx8uXIPGtK_TUMn7YSzvIp4U8AIPemTYiJLoT-qFHnotTQfjY9s3D-VjBzUw=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_v0m-yoekM8DR4Bb-Ytnc8lAQe21wuH8MMQBlCux8kP1SxqWFs6pzusUjWiZd6cGrJcQ6gi6JYG0Po1DSM2ZPOgYc8iZCaQjeRkgWRB3OGsRM2KYIgdH80cqQX4B3SwFU3LYUFmSLxBvEdA8jci4s3f-dbelXSo6wQOL1m2EugSwMWZq7ekJJdMI5Zr8KuERJ1_LvAYhI6L36gED2N-Hs3LTEoVrv3Viw=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_v60Vk1bLeU4ShdHfk_krteP482azIj4ONFQSEgb_opGWsg69G4SSB0XPD2tW9ZoAWSvR6uX5NInZoMi_vIM7SD9mjM3qZAKnSYXltqeHltKXuomznjeM0FH6HyYfNraGf9Z5VoLJ16LIWl1LfxsJAocSevtgS4He91r2N1zukm1v-Spg7ZXByD3cUGmfKiSQSd6WfF7E76bXl53Rd7UX7iy1Frghk9-w=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_v60Vk1bLeU4ShdHfk_krteP482azIj4ONFQSEgb_opGWsg69G4SSB0XPD2tW9ZoAWSvR6uX5NInZoMi_vIM7SD9mjM3qZAKnSYXltqeHltKXuomznjeM0FH6HyYfNraGf9Z5VoLJ16LIWl1LfxsJAocSevtgS4He91r2N1zukm1v-Spg7ZXByD3cUGmfKiSQSd6WfF7E76bXl53Rd7UX7iy1Frghk9-w=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_vpEH8InqvRrPf4Jd0iyvCbYyBCL_RDQXy7VExCdr_HzLqC0YWOBwlZ3sfA7r1rfFml906s9cjDvzKiguPxGmJl5hv84AMnQx6wcQd-kXej-sEUJi8Mhj3ZK0w3o3uXsK5ewaVQL2X4_-_83VgzeGyQT0PjZMHoRdYCbhMb46Szcjt8TL7cJ2hzrkLZUv0bngcNQTReORRpUy72unRqn9z1uloQIlaHVQ=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_syTXcMOVKGSrWrxybgKLSNCTZ3np0AbrU6fuPACSJ6tWehru-z6a52q0bskirc63uFafrNX6sKg1IAuaue5zm8IBpxnoshSm2uws24XVjXsESDMSC8gl1nJwx6FpP9jYDDAq3564cne-Bul5lDApQZmFMqPtpeKOeRU_1sT-dNObDj7QZz6ZqvDiLZb-B6-8LaLLCfkgil8KbK16aRv6LRKrCx9slOXw=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tzphp70-bjvJ_9VWYuy5N4ZLJAvYW96nKvqew-40sE7NE-onXiJRjEv3pfjNd98zApTprJ_zEJJImoYRkjz7LxwhCbQiMNRlV9wZgRbAK9Dx8YxHErTWGmzc7gD7EYS3rSW0X-_bP0LkQ2_SV4xsB8b39LDHDgbn1LK4L34BqVXOBhUZN0ZOGBwG752qS2CW9RRv8Uw92uAJspQ1tQsliC0pmxBbvnAQ=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_syTXcMOVKGSrWrxybgKLSNCTZ3np0AbrU6fuPACSJ6tWehru-z6a52q0bskirc63uFafrNX6sKg1IAuaue5zm8IBpxnoshSm2uws24XVjXsESDMSC8gl1nJwx6FpP9jYDDAq3564cne-Bul5lDApQZmFMqPtpeKOeRU_1sT-dNObDj7QZz6ZqvDiLZb-B6-8LaLLCfkgil8KbK16aRv6LRKrCx9slOXw=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).