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_tKbbEcqb97CsxCKoDzDRDRfNz9t8okPhZ6JukAXFnytP3NgWXv24IZmFc7wWObCd5bYwdpUs-gxgiDzN-up2PiFs3No2-UkaoJ1xGON1TOCvi0yCLRGlTWrRatslQEQd1tPcIDlV4Z0ob6QMHmQL_82CBgV1-Apb1iL32FxtSq28OjRZ5_vAQGNXMa42K6-Nqu5nFzzHQoXkcBqpwOaKiXU2w_VThr5g=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uc24SWiwzoDI8nRRe3iPoCngOI7j38IDn2kIQTAQ2-qK4hOKbVkUSlWtn-H5tm0TnhvUkrtD-tEJtuEmFe2Fd9hjNpmkBS-XbGP8c7BQWs3MQC9XoXshj4NggxN1dTDxyX16WW90UYd_6_cz1yhhy22WopTkKGt6TdXEE7XPu1idi2Yh-wGP1Ytm0G4r2xtMOZIykFcRvxUS1wDrT9Hbr3zzSZISZdEw=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_tKbbEcqb97CsxCKoDzDRDRfNz9t8okPhZ6JukAXFnytP3NgWXv24IZmFc7wWObCd5bYwdpUs-gxgiDzN-up2PiFs3No2-UkaoJ1xGON1TOCvi0yCLRGlTWrRatslQEQd1tPcIDlV4Z0ob6QMHmQL_82CBgV1-Apb1iL32FxtSq28OjRZ5_vAQGNXMa42K6-Nqu5nFzzHQoXkcBqpwOaKiXU2w_VThr5g=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uc24SWiwzoDI8nRRe3iPoCngOI7j38IDn2kIQTAQ2-qK4hOKbVkUSlWtn-H5tm0TnhvUkrtD-tEJtuEmFe2Fd9hjNpmkBS-XbGP8c7BQWs3MQC9XoXshj4NggxN1dTDxyX16WW90UYd_6_cz1yhhy22WopTkKGt6TdXEE7XPu1idi2Yh-wGP1Ytm0G4r2xtMOZIykFcRvxUS1wDrT9Hbr3zzSZISZdEw=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_teH6TTXuki73k_N_gvcCioDlSX7KQ8dXZNLbybKWzYkSy_qah5Hxou2Psf5_CeIJp-_Lr3AyCwxpwWXJY3WAbj-GlB4L7J1c9G2_I17OqUj6WQtj-sqekUKekOPZCid8J7ZTThdcLrQC1_tUq-J-bB5Mrl0JFhRtdMCN2nqw1Pp878zjc8VICsfWUFe61ONJXpNrqFMUUToZChfaDgkhsGJzTIfLQWAw=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_teH6TTXuki73k_N_gvcCioDlSX7KQ8dXZNLbybKWzYkSy_qah5Hxou2Psf5_CeIJp-_Lr3AyCwxpwWXJY3WAbj-GlB4L7J1c9G2_I17OqUj6WQtj-sqekUKekOPZCid8J7ZTThdcLrQC1_tUq-J-bB5Mrl0JFhRtdMCN2nqw1Pp878zjc8VICsfWUFe61ONJXpNrqFMUUToZChfaDgkhsGJzTIfLQWAw=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_tu5zK711h4p3QpT9s9Abg4YLEFuQO-mYDkuXDpwK3oXNf9cYd3BwdvCgCBkCzGClPf-120oPCGNIocci-yIOeQzxQFrJzIL7ndK86DzBGe07kKjG5CuZUatldrNPdDUybn0P-fQsZlHxZ_9MT8YEPo6A_h34XAcywri8OPBxeFzI6tF7k09iT-q4ZdO7G1g2v-Aol3gclVSGGStuvr3A0CumsDfBTeUg=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_v32hb9PTR7eKs23r-Jj2Iv7xj9_nXpcLY9is2v5lo7EwAOnmLzDfcKyVj2TyXw6ggaJsOC0EOqH1okI__r3lmkjd2tuLfpTZUXP6YuA1bx213ni1Z5oX7MIjUzvmGJCctQJ-31F1X8irHwxMGPBvLVhBxLTQ1OBavBWuICiWxFNkppddx9UyzFaDLcDxqVfZPSH7ZlNVjDcRE7GZKMRnYK4Wts_LPhEg=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vNUHY8CS_JowmrcI35go8D76zzI4g7SE6BdbHYqcbvsrHZfN14VohhviQ0DnMuMjDGEGtfPcSeV0mLM8RDmV0dMB11V2lSKxzeVegK1aePp3N1LIen5QI1m4_KNzAjmyGehA1IKXAI2xTPTIJe-V6D-l_uQ4Pu9ynNjjEYfsa_BuxXYkKQ9oLtxf4ATwltVOqFxVjJ_A7akoAPT1TfLGqFKTpluADCUg=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_v32hb9PTR7eKs23r-Jj2Iv7xj9_nXpcLY9is2v5lo7EwAOnmLzDfcKyVj2TyXw6ggaJsOC0EOqH1okI__r3lmkjd2tuLfpTZUXP6YuA1bx213ni1Z5oX7MIjUzvmGJCctQJ-31F1X8irHwxMGPBvLVhBxLTQ1OBavBWuICiWxFNkppddx9UyzFaDLcDxqVfZPSH7ZlNVjDcRE7GZKMRnYK4Wts_LPhEg=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).