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_sI3UMS2n4QfLzIsx2lMwwhHOUrwPvQUHkpOIBUEwaKCgJRmcuFzaHN6eENydv_MUoIK2tMuDBUqwpX9kM5H4WSSLNeCaDVr8hvAg0gWjsaXlYmRzQ95tnONpXSN_r4TGyEd52AtoIBxG93ALSIP-_yEbSr9XcgxkBwhvFWP-PecnpQAqR7thOh_sY7_MW8g6N__4hhcAHYFZKavdEVgtJ-hX2HlIc3pA=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_t8I5LHjJXR60NRXuhnjpojSU0O9m5oA-dPkqdenZhtsjXthkjR82N8lB1HNxFd8Tf6aHUn19JOAoe3lAp-doMctO1hq7NqKEEtI2mb3x8HWMMQcPDbUQCBidExj4kvKR6fAROH5tPpSxLICRTmRaf22mB1kfSRYxcbMUNsZsSJz7_4ekhV8D-I3HRYHDC7UfS_brQgsZG5_NuYpcXV79-Miph1urLqmg=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_sI3UMS2n4QfLzIsx2lMwwhHOUrwPvQUHkpOIBUEwaKCgJRmcuFzaHN6eENydv_MUoIK2tMuDBUqwpX9kM5H4WSSLNeCaDVr8hvAg0gWjsaXlYmRzQ95tnONpXSN_r4TGyEd52AtoIBxG93ALSIP-_yEbSr9XcgxkBwhvFWP-PecnpQAqR7thOh_sY7_MW8g6N__4hhcAHYFZKavdEVgtJ-hX2HlIc3pA=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_t8I5LHjJXR60NRXuhnjpojSU0O9m5oA-dPkqdenZhtsjXthkjR82N8lB1HNxFd8Tf6aHUn19JOAoe3lAp-doMctO1hq7NqKEEtI2mb3x8HWMMQcPDbUQCBidExj4kvKR6fAROH5tPpSxLICRTmRaf22mB1kfSRYxcbMUNsZsSJz7_4ekhV8D-I3HRYHDC7UfS_brQgsZG5_NuYpcXV79-Miph1urLqmg=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_vmidVsDM_epKfkMSn5AQcPF-ffXhbUxY_973nXJBZ5JTG1vtBzPEMJc3LGHqa30QMA19Iu1gPPi-i4awxMf1yMtAGsHUqAq_9niWFhMNjjuzeoDjyNNK72fumD2bjDyvSyIb3z8TbRUdWXCpDpjxr9IPD8xrK7_uJsLYIwQQaVgBqSubgvkg5QbQEb_fd7-ap885A2iRqKx_e_9JC3ZmtlYXPoRJ7P7g=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_vmidVsDM_epKfkMSn5AQcPF-ffXhbUxY_973nXJBZ5JTG1vtBzPEMJc3LGHqa30QMA19Iu1gPPi-i4awxMf1yMtAGsHUqAq_9niWFhMNjjuzeoDjyNNK72fumD2bjDyvSyIb3z8TbRUdWXCpDpjxr9IPD8xrK7_uJsLYIwQQaVgBqSubgvkg5QbQEb_fd7-ap885A2iRqKx_e_9JC3ZmtlYXPoRJ7P7g=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_vHgn6A8JlUafZOy6iMXrGUAew6R9hqjrWp6jH08HDjXYNlAOC1fAD4FoKkHT2gjMrOyhzTg0EH4Orn7llgfK6JgyEk19qzgb3swzvSUnOGFkozO-PeagPWhf1UZBDtEThiG6BSUvSzL7lMfqn2rearsa_8RuC1V-Z1uC2UxPnbD63ii6lX68cWnEF2xDR7iQdcFS2sxHgiQTmX5mcB7jgQMEVsr1FFCQ=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_uo5h1OwSS904MkSYQd0igtM-GFGB-Vcf40JVMUx2GbR247JMPMPsE8zkLywG_gBgPfjkNtTcXUK9gtIwDkt1W7jv4-dhT395jkiwb7zYvWM0grdO8h-0zqssB1obyWZjI3Ud29j8p5IWLiPbUIOY649VPKyDUkLETsgmcUwr81SqC8Wf5cfjt5JLTYTIY_WybNgbrnynxHftf0WL_dBB7QZB0IB-VL1A=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sKUzMshdLXiU0ppCyxAex4AlMWA53VnKmkVQrXND_o9nsGUxBhvoI4Dw61_71vV0O2b-9Cg38FEjOvvBXSi7vvxqmYwIBGwehW6-5yBES8h6djm-kqAxL9rVQsoCkYQukIauWxCArKM_dDn0CrQr3BFmkCBqtxvRepecZQI73qB3GR8qZKhgoB2HBNGhJX6bomOGiYxfTDEJZK1EeqhyaE2fJOsJB8tQ=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uo5h1OwSS904MkSYQd0igtM-GFGB-Vcf40JVMUx2GbR247JMPMPsE8zkLywG_gBgPfjkNtTcXUK9gtIwDkt1W7jv4-dhT395jkiwb7zYvWM0grdO8h-0zqssB1obyWZjI3Ud29j8p5IWLiPbUIOY649VPKyDUkLETsgmcUwr81SqC8Wf5cfjt5JLTYTIY_WybNgbrnynxHftf0WL_dBB7QZB0IB-VL1A=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).