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_sdlIVPiO_h7as5DO0Z3uZEBTv9LpFXXWCkljL9xRzMZxFOGQoXQmfVCLLdtoK0e4u7AQhKaGyO-ug7LnyleWA3lpeDwuc9-axWMw_kqQSWyTXAQmlkWbM_SOo8k0ATfOrbP6B1sBQne7phahkK1ai1mqubSZ_kSU2t83C6g3H0eFwmq86-W2Tath_8BejNhIdP-KbmA-y6YNuNkcBfQt8Qj8cmoUhgWQ=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tseUbVsQjPhMlSgKopxIIyFAp3hUrJ_jUvr2qq0-v9gPY-UUGO--9LKwmGuOyiCku0NOZJ579gem2yAib5OZ3usSuA1-4u8mpvE6tQmDv6m_vA-v57wTxSeSS7h2lh0Ks2jVyjXww7LdVvxrETd4nMGoi_1h7BLtP4RAfYBUSamIponA31huiBHp5nr0bEKTWlfFqLCTNyCrnfHi0DjXFOk5hePGFqMQ=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_sdlIVPiO_h7as5DO0Z3uZEBTv9LpFXXWCkljL9xRzMZxFOGQoXQmfVCLLdtoK0e4u7AQhKaGyO-ug7LnyleWA3lpeDwuc9-axWMw_kqQSWyTXAQmlkWbM_SOo8k0ATfOrbP6B1sBQne7phahkK1ai1mqubSZ_kSU2t83C6g3H0eFwmq86-W2Tath_8BejNhIdP-KbmA-y6YNuNkcBfQt8Qj8cmoUhgWQ=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tseUbVsQjPhMlSgKopxIIyFAp3hUrJ_jUvr2qq0-v9gPY-UUGO--9LKwmGuOyiCku0NOZJ579gem2yAib5OZ3usSuA1-4u8mpvE6tQmDv6m_vA-v57wTxSeSS7h2lh0Ks2jVyjXww7LdVvxrETd4nMGoi_1h7BLtP4RAfYBUSamIponA31huiBHp5nr0bEKTWlfFqLCTNyCrnfHi0DjXFOk5hePGFqMQ=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_tSeQlaTRIDC3UQGtJmvuGRn9wHs__TUWcauws4lrgmrvV2bjR1ShnThynUyBSS_J9rbSTiqvEi1z-I9FfHVHdOnIAqVTyjsgKU6emV9KV-VFc6WSUwWL-CFnjiFRU034OfnAdhvY5hXGS0Io551aiSO1Gy6HdGxANRaOBt4Jn6TKZRfivhAJlE5l20HlekZzv2GYLclzvaTgiQD0TSdQ5MEEfw-63B-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_tSeQlaTRIDC3UQGtJmvuGRn9wHs__TUWcauws4lrgmrvV2bjR1ShnThynUyBSS_J9rbSTiqvEi1z-I9FfHVHdOnIAqVTyjsgKU6emV9KV-VFc6WSUwWL-CFnjiFRU034OfnAdhvY5hXGS0Io551aiSO1Gy6HdGxANRaOBt4Jn6TKZRfivhAJlE5l20HlekZzv2GYLclzvaTgiQD0TSdQ5MEEfw-63B-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_s5kD_n8hORxV0tEY8W0ZSwiG9X3VVaJ9Bs9XDL3v_ZrXQZrvDi8kAk-Yna3BKBwB9kGAr7v2HOnfckZ7VyKeMy6djViWGJwzvq4rubOv-fKiOlNxDXTMfJtYp1FJcTR0LB5Dd5tJFDNX56Q8HTY1U6E0FImY23nRkzeITwecl6pibV78Fg0nWx7tABm3lmKZHDFU4P0zgdgCTjJbb9MGIF93d_aysKww=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_vKtJs_xfoSQzwFEVsTORhsxebjhI7SN2-CXUGnupIrfxAE3xowAhASWfykWdCsi_lOC43z9fgDZBTUE8E8Vqj8KVYiJzCcgCYxhn1gbb3usWTLzEdywI02x7ITfXo_zDRJJMobgnHrUqDe8RtQGpKeIyPB5KBJsc8u8w6eTBJg7u4ESOUsL1U9Zftckgw2by-BoEkqm31vF7Dgfw3KA7wn0gLkprweyQ=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tDE6uKKJB-GH2S_Lc4q04d-7BLE6Gk5ZMh16kieyywcgDANmEg12JM0WzwtESg7rXZNHgHeCdKj47RCjXnzF2j7ghtjWVqwkUfFSPZ7DUsQ0NaXbRc9sBJs31Yo4TKHUcC2G1GBiAQ845vyKNZr5pkXstGe_a1Haa6jMX-fruzoFGOUoFZagt05UE0QFWjf1o-X3hGyymnogPdreNI0eEvrjQ4HHJo0A=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vKtJs_xfoSQzwFEVsTORhsxebjhI7SN2-CXUGnupIrfxAE3xowAhASWfykWdCsi_lOC43z9fgDZBTUE8E8Vqj8KVYiJzCcgCYxhn1gbb3usWTLzEdywI02x7ITfXo_zDRJJMobgnHrUqDe8RtQGpKeIyPB5KBJsc8u8w6eTBJg7u4ESOUsL1U9Zftckgw2by-BoEkqm31vF7Dgfw3KA7wn0gLkprweyQ=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).