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_vOj3g9vJnO1dSj8LKMqm5aGSco_bCOZb6obEbnErUl_Wk2HCD_IbVqg5CoY5cFWQS_Jy-o8M7RUD1pDMMCx2lZxfyU6RM2khTMP3n7x-htjLyLkDhi8yYCz1IbgXdQcKThw3ua9Sk9Koq40UVn7cirhMw96eY_FhNuh-mw6D8BufRiyeJDtk_G4cZ_3Q8BaE0Y5NLpNuIbSSVh8OqT64wj0eET96NlRw=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uAb72q5mnBzl8H468ZsaqIM0RH03bJ9ZKBDNkqSqjTPMqbmjlz23iarfxCreIwt6elFk0PxR-XHaX6h8LtfwjD9v53A70Hg5oNYOToPa6ReEJL5XS4AmQ9hVHlpwrZV52wGmzzopcTDmynAFLZNizuMbqG-Y8JTymKnod-0bXuC-sJlC8acV6RiRPabvNLxRybFaMbJMpuTrYCWvsVPlHYF6z42whK6A=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_vOj3g9vJnO1dSj8LKMqm5aGSco_bCOZb6obEbnErUl_Wk2HCD_IbVqg5CoY5cFWQS_Jy-o8M7RUD1pDMMCx2lZxfyU6RM2khTMP3n7x-htjLyLkDhi8yYCz1IbgXdQcKThw3ua9Sk9Koq40UVn7cirhMw96eY_FhNuh-mw6D8BufRiyeJDtk_G4cZ_3Q8BaE0Y5NLpNuIbSSVh8OqT64wj0eET96NlRw=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uAb72q5mnBzl8H468ZsaqIM0RH03bJ9ZKBDNkqSqjTPMqbmjlz23iarfxCreIwt6elFk0PxR-XHaX6h8LtfwjD9v53A70Hg5oNYOToPa6ReEJL5XS4AmQ9hVHlpwrZV52wGmzzopcTDmynAFLZNizuMbqG-Y8JTymKnod-0bXuC-sJlC8acV6RiRPabvNLxRybFaMbJMpuTrYCWvsVPlHYF6z42whK6A=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_vlhGHzlATOzh0GfGoGaah6lyGOYVKnZ3wD6EXFVweVj8ha2rKhWPkwVrFQ92YRtt-dM9yy-fnSlGhS8q91abUImWrrCRGj9zAIlVQpC9ukCQI-OF1lNzd6XKsXhI7a9oALf-u_rqT8tRc-MY8_JyKRYQLu8bWApkzUOrUA_Cf4uQvc5r2tgZmmv5s7jQo2Wjcvf8RCOep6acXcV4GTCjsp7hvoNaneow=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_vlhGHzlATOzh0GfGoGaah6lyGOYVKnZ3wD6EXFVweVj8ha2rKhWPkwVrFQ92YRtt-dM9yy-fnSlGhS8q91abUImWrrCRGj9zAIlVQpC9ukCQI-OF1lNzd6XKsXhI7a9oALf-u_rqT8tRc-MY8_JyKRYQLu8bWApkzUOrUA_Cf4uQvc5r2tgZmmv5s7jQo2Wjcvf8RCOep6acXcV4GTCjsp7hvoNaneow=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_tNqRA7kED-9SfEIfqqdtX4_xxSsPweRel0xK4zwA9BIozLtW-328gpLprWqfyeL8QJbhkIJR1FXAYISJ7Fr8v3vQNYmwn4S1u7pLb0GitRfpDypU_xQV-XHhB3K0kUTc-YwRA3KsnfrCEWvEn-RutBYpKmwArRrhj4vRL70G4KSzhJlxBzR-OP7l093J_pOYIbAq22mk4j0maO_y5to2cowo5ubvZZ8w=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_vLmH5D0VmL8xFCzkN_K8ZWbvDk9M89oWtUMpYzmifTSR-HgfZjWMRFELUWRSeWlGIctOt348GJcZyucKNwgqXT6EVRWymeHeqAzUprvPRnPlceK24Ah4E_AVyizknaCEid6x8OJOn8Je6AvxGavwLPQzBKFSHyBZ_yxkisEOWs8dz2fR6TYw1x-4q8znvIQ86TAY8doFCBq1pXiQEp5tNZyV-Ql9lfuw=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_t7TY0b_9m2YqHx5aZSYtkwgSdbbKoREShP8uauvspoWiAPt7DW-Z5Q2qOIx328PA7ykq3u7S-WXvAnng1RSRpYWd4t2xzgCmSh6ybkOUiz4Q1WuKWZj-0MBazf_ECmlzcgnN7tTr1h95mhiOgei75jWIDp9gjW7n_dgtlIzDcvsR2EJs3d_2devlksMVbkebh-_Aso5q1-OoEzxD-9piSo1fcuTpomLg=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vLmH5D0VmL8xFCzkN_K8ZWbvDk9M89oWtUMpYzmifTSR-HgfZjWMRFELUWRSeWlGIctOt348GJcZyucKNwgqXT6EVRWymeHeqAzUprvPRnPlceK24Ah4E_AVyizknaCEid6x8OJOn8Je6AvxGavwLPQzBKFSHyBZ_yxkisEOWs8dz2fR6TYw1x-4q8znvIQ86TAY8doFCBq1pXiQEp5tNZyV-Ql9lfuw=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).