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_ufQXsOxwrr0EPUFHGfaKU_Lw5vfxE_Z-yImvo-wqP9wgMLtq6EQ2o2b3IjdjNu4Oy8F0GN-qX44JTtDYRevQEXw_YLLQ540VfE-VgxfIbeNsa6FT4oZyP7wH7bAlQ5IQBRqI8guaB1d6IxYKtx1wKmYtA3u1iBwwSu_aXjeDwU2EAlR0SkBxeBUmCD1rJpTxolHvm6BbKbXfgDGIjFdzra8MekQsPeCg=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sCmk88YaQVpGwJsnL81DFMKQOtnHtdtVSmbYv3M-jOKUwjGmDzg0UcUMKAHAD_QFrDAUJmSpDOeCSY6dznfYapXcGndniKb7mQ9z-2AA53xD6kWRXE5pqord920JjFg4ON3UyIS7utliI4Ug_-6Vkm-rDM63rsiazT6cYSRqVdKC4sB4-8Ywa4QhNTp4MKGzn64PhtekXag8LSD7mS9qlg_pHdgDfxtg=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_ufQXsOxwrr0EPUFHGfaKU_Lw5vfxE_Z-yImvo-wqP9wgMLtq6EQ2o2b3IjdjNu4Oy8F0GN-qX44JTtDYRevQEXw_YLLQ540VfE-VgxfIbeNsa6FT4oZyP7wH7bAlQ5IQBRqI8guaB1d6IxYKtx1wKmYtA3u1iBwwSu_aXjeDwU2EAlR0SkBxeBUmCD1rJpTxolHvm6BbKbXfgDGIjFdzra8MekQsPeCg=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sCmk88YaQVpGwJsnL81DFMKQOtnHtdtVSmbYv3M-jOKUwjGmDzg0UcUMKAHAD_QFrDAUJmSpDOeCSY6dznfYapXcGndniKb7mQ9z-2AA53xD6kWRXE5pqord920JjFg4ON3UyIS7utliI4Ug_-6Vkm-rDM63rsiazT6cYSRqVdKC4sB4-8Ywa4QhNTp4MKGzn64PhtekXag8LSD7mS9qlg_pHdgDfxtg=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_uDI-Az2FCqCRJBBrErXNbOHX7eNMQ1Q-xTGBOu9L7gXmfjtzpmY0ctQIetPd-HAd--cIXKEtT6n_beew9g5JNAP0W7qWvDZ9_JxuO5ujC0DBdP-ti7VwJCsxMJlIUt3jSmt2PkAJh4qNPoj28-yf9Y_kVWz64wXyxaFxlTyEMsWNpgfXHdMht85ZuYldmPC0UX6XXCClXMDVatP7KEy_ud1BZTL4CoPg=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_uDI-Az2FCqCRJBBrErXNbOHX7eNMQ1Q-xTGBOu9L7gXmfjtzpmY0ctQIetPd-HAd--cIXKEtT6n_beew9g5JNAP0W7qWvDZ9_JxuO5ujC0DBdP-ti7VwJCsxMJlIUt3jSmt2PkAJh4qNPoj28-yf9Y_kVWz64wXyxaFxlTyEMsWNpgfXHdMht85ZuYldmPC0UX6XXCClXMDVatP7KEy_ud1BZTL4CoPg=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_uSqvESeQa3hpHhQw8LjkbgqUoBDzE86WNUm2fye0O3iJEg0VkV3KmbdvYJc9RN-0wC1VjuumvmaG40jpibRd6_9UD_F2JvCMz1Aa1EiyR1npKTqjdwdJJ_Pys9D5DbFfVIBbgHu8Uw-JKgcqFgTEH969Tk8xaMCFG7jgxBV-1dx-TsS1723SdPOnpbusVL24rg0wDHsLndv3hP24208D30PsZ4yyd5Ww=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_twHyfuTnZDH3IoZDGSaQp3CJhVaO1EnlEcZ1TBihxeddww6jpNHffVDIfnU_OUdhbpgsgwmw5t2ajNa8D9-UoV5Dxpo8tSoIyzcWNmwTyQg802wC1-EMkvXLfDyaqT1X3JOMuIbcviX0lvdtN0livD4rYKQAYKcXXL9qiE9UwZo9N9i1ajDItCWV9nSrgGSYZlzsd5IouP_8wjuuz74DLE0HV5zlT4zQ=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tdDY6WGKEfUaRyBsVauCAdzyHq89E7-iEjvFzUddxnClVBSFFbjl8uV_XunufiLFQ8W2h5uDzX2UgjEza-P-42x2hacCLXWQnGAKOB9csaGNtmyW87zAY4t0CI4n3Tx7Xf45sB62_vhhEnXKgFHNP0PN6PuvQkFvJX17yyL9nEPrN-D6_KOkngOzYBdhD_jktyuLSAnDbvg-zPAaF4BnAHmQLTqoMV4A=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_twHyfuTnZDH3IoZDGSaQp3CJhVaO1EnlEcZ1TBihxeddww6jpNHffVDIfnU_OUdhbpgsgwmw5t2ajNa8D9-UoV5Dxpo8tSoIyzcWNmwTyQg802wC1-EMkvXLfDyaqT1X3JOMuIbcviX0lvdtN0livD4rYKQAYKcXXL9qiE9UwZo9N9i1ajDItCWV9nSrgGSYZlzsd5IouP_8wjuuz74DLE0HV5zlT4zQ=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).