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_vdPpdyp4mylQdr6LYcpxNvTGZZ2IG8MYPTj-BxeGNhmpu2iLPXG8pTUI5gftv6Aw9Tdh3xgGlTbM0Ix4lp0MopCSgzlAOOsHQ2-iE-czGDpjtc_-L9meWWPjc4vK5Ju8iwW5ZkB2xIrDNEjnSnAXt3Ec1S9aBVJvRJeENUIlsrasWhlR21s8V0k2WcXwOoMshAfrKRyGlBdNq-HWUKl2WFiJDyl7PfVg=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tQQL_08Ds9ulyPqucsGMU_gDu_TKpBi0paWexDaKefhoXCzqwxhnWAlAPz-liJOWRcwsPbUYJ89oEELWgThMqzXByOK9nIKgexI7kQfU2a77N3Juz37wiwiXugS6D9WyEo8BStQzV_A71J0ZqJNFQCpYNbSS05QR1y_oKPSj9fNp8i3bU4OCrFfs4KO08dBrpO89g0fPCcBBiBBTy3S8mO7wPFcL0brw=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_vdPpdyp4mylQdr6LYcpxNvTGZZ2IG8MYPTj-BxeGNhmpu2iLPXG8pTUI5gftv6Aw9Tdh3xgGlTbM0Ix4lp0MopCSgzlAOOsHQ2-iE-czGDpjtc_-L9meWWPjc4vK5Ju8iwW5ZkB2xIrDNEjnSnAXt3Ec1S9aBVJvRJeENUIlsrasWhlR21s8V0k2WcXwOoMshAfrKRyGlBdNq-HWUKl2WFiJDyl7PfVg=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tQQL_08Ds9ulyPqucsGMU_gDu_TKpBi0paWexDaKefhoXCzqwxhnWAlAPz-liJOWRcwsPbUYJ89oEELWgThMqzXByOK9nIKgexI7kQfU2a77N3Juz37wiwiXugS6D9WyEo8BStQzV_A71J0ZqJNFQCpYNbSS05QR1y_oKPSj9fNp8i3bU4OCrFfs4KO08dBrpO89g0fPCcBBiBBTy3S8mO7wPFcL0brw=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_ugLhEfZKkH8wFn9VIF41_FHHf9xSEOKcl6_pnanF6muv6Gqq4ODOMDcmIHsRAZqO7MRc0vV42Jq7CRMrb9XhONC1YPk_vpMl9h2H2cRwXsNZg85VpsYhXm1v0NfFKdlpk2OaQo5lszSJYeZaQhBeQ4Wya0P2VsWW7z5LT3_GuyufYpy80S140gY_xevO19ZWem6e8AmmleX7BDfU9jPEB5ZylLElK6lg=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_ugLhEfZKkH8wFn9VIF41_FHHf9xSEOKcl6_pnanF6muv6Gqq4ODOMDcmIHsRAZqO7MRc0vV42Jq7CRMrb9XhONC1YPk_vpMl9h2H2cRwXsNZg85VpsYhXm1v0NfFKdlpk2OaQo5lszSJYeZaQhBeQ4Wya0P2VsWW7z5LT3_GuyufYpy80S140gY_xevO19ZWem6e8AmmleX7BDfU9jPEB5ZylLElK6lg=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_sH-tefTtIqbS3R57ebahyoSv_W48dQW-qP4563vSzS7mAHiU6PS9wTTT-Ba0VXIuoALYVByEp9YNUsPRjtTjQgaLhlTm8W15Y_PkXyHS3T-PovJTnrk_hEweivUscNA5EIdVGC9_UyjhXwz-wgxzSXpgpsepQuriQwad_6QNDxCUcocWnWzkbpU4odU5P73ED0ZX4r9i6qfgMKZgxZ6YSWt0lKA4DJyA=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_vuqvYcDzemGkkUf4sk3Bs9TYJH_51zawXF-U8LRcEVQoJ1YXnPzgdvPJCxU-h9Qo0A3P0ArisPOwY1TcKnpIBTZJZuRJJowqDfdUXlAarIsNwcqzMEfbRnAYjGDWotUSjshJzrAKQK4gZ-BQHWq2TA-kaZF6bQCOZsBoED3ipgJi2rKNH4PurrWP6sHpacVpjRBNLPjicvfP2l-3gC9Z6_I3A6aBYTBA=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vUkIoqdY8J6d64mvmV69EkZmSg_PcMNcc2qcVL2P8Cq5gRWS_RYlgWYppMDbg-MQWrQwnncxz4RNKQjLrvmrCD2t-cGhh_gY2T503NS73b1Obi2VFgrpSNlFXVIgNqjwo0uah4Smpyf6pbfrl1QsDUpiO99DWkeXQvC1rfJWapUtXukah9LeSuxBp8H8EsdrW8UP_pRnMBnZnbsjSOQUoWIHiIEXUTXw=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vuqvYcDzemGkkUf4sk3Bs9TYJH_51zawXF-U8LRcEVQoJ1YXnPzgdvPJCxU-h9Qo0A3P0ArisPOwY1TcKnpIBTZJZuRJJowqDfdUXlAarIsNwcqzMEfbRnAYjGDWotUSjshJzrAKQK4gZ-BQHWq2TA-kaZF6bQCOZsBoED3ipgJi2rKNH4PurrWP6sHpacVpjRBNLPjicvfP2l-3gC9Z6_I3A6aBYTBA=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).