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_vBwCbiS-br6GHFGlCF5X1twY03WzaOhDWirLCjwuUzeCI1d4Il5OFQMaEu74LEL-mm_BEppfFgsG_htcSpiZDzQC45N_yZQ4DCceTLIMQ9BjwrxrATMeZ4PcQQxdk6KKY01YneoR-AYXf97zdWcFEQwIJs_sbVXYSv81OaoaJSD2i25-KHpgWE-5grROKa5YQCr3eVFP1MH0uCIZP7MeEGACoDgde93A=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_s2EbcLVRN63UQeZRix-gqJoz6_AC5_DE6CNFtqsAVmdBtkd3XfWtYzQrIjoRL_CpDszleGkVGrsV2NcgGQE9EtuZjYc9FJd7O5lrqcy9k3K1c0m9kicyOLiw5-MQzXQK1thXf2h7qLiq0Awtl4lhNwOtKgh6LH37uAVJOeuEhm5IQZcYJxJXiXJEFDkfNNJTH1XXkgE2d7daSY9Tvk-1FoOgDPOZxYUg=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_vBwCbiS-br6GHFGlCF5X1twY03WzaOhDWirLCjwuUzeCI1d4Il5OFQMaEu74LEL-mm_BEppfFgsG_htcSpiZDzQC45N_yZQ4DCceTLIMQ9BjwrxrATMeZ4PcQQxdk6KKY01YneoR-AYXf97zdWcFEQwIJs_sbVXYSv81OaoaJSD2i25-KHpgWE-5grROKa5YQCr3eVFP1MH0uCIZP7MeEGACoDgde93A=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_s2EbcLVRN63UQeZRix-gqJoz6_AC5_DE6CNFtqsAVmdBtkd3XfWtYzQrIjoRL_CpDszleGkVGrsV2NcgGQE9EtuZjYc9FJd7O5lrqcy9k3K1c0m9kicyOLiw5-MQzXQK1thXf2h7qLiq0Awtl4lhNwOtKgh6LH37uAVJOeuEhm5IQZcYJxJXiXJEFDkfNNJTH1XXkgE2d7daSY9Tvk-1FoOgDPOZxYUg=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_svMioA_bNTheSQI8CMpUrqRdTCZbQmEvA_MDeS1boO4afxG9lxSd9lOQZ2tCjYODdMEbHdvK4_XMHoQZ3gWegVS9STEPfdHUrvqZ4dflBjGc1u7brvaTZBQRO1BbPXbkSbwJzq7n4V7LJRzq6CdhUdJuJRlW8bSB3ZmzbLbLIc755qdx0jep1aB98Z2kNYUWx8yKX66WUnr_B-uwlCC23V7Vh3LgWm1A=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_svMioA_bNTheSQI8CMpUrqRdTCZbQmEvA_MDeS1boO4afxG9lxSd9lOQZ2tCjYODdMEbHdvK4_XMHoQZ3gWegVS9STEPfdHUrvqZ4dflBjGc1u7brvaTZBQRO1BbPXbkSbwJzq7n4V7LJRzq6CdhUdJuJRlW8bSB3ZmzbLbLIc755qdx0jep1aB98Z2kNYUWx8yKX66WUnr_B-uwlCC23V7Vh3LgWm1A=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_vAtJkOTRpe-xDBf65Vy3WPzhQaUazf7OzIH6hDyuMLxl_U4qbD_CSwle2SKv2vs7EQdy8eWiMTa1Gq8SAS8GbS_4oI_sPSXne6tfOPTuIaxCViXdVZaHhLikF6x1f-7WNCHY_xfdmNq5BJUkWdbunRIy9Ix5dgH3GwhF6zOkYmgrIuRhmeMI2ZisEuFBQNjU5m0mJJyzdd4to7DaaUPivKiZdip7MukQ=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_tp8JzrMBeGdYdSKGwNF8bM7lBz4RSznL4i2Z1PZz5dEv89fYLRrd67PQAM37gGxcRggucnHjBpl3uQIGsNi_ifLtutm_Odsqp6h69K-MQuEcw1NbeDUsXkfpQJUs2iH-dCDd7ngE50Q3hH9NulLvOD7eeuxWqHrCOPRLBP_G5DkXM40Q2b8DkehlOGaHCQan2sYrzGOuyVs7l1fP5twK0bnelKedVRLQ=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sn-kiValw2uKabuHGdjZLb1YHNKSGHvd8kRMLiRUoBaoxr5ASVJI_VaHI1rm-vSsGRFg6N4asuB12hijz1Ut1lB7P7R6LZb75YieeSFdp7-Fn4NJhT0l-IX_BCdomvSd_WtYk1AaE5n_8Aa6IsUSy7Leu-xo7pmH47TXLValQnr5k5bOGX70RiU5yqXMxHg7XIXvQ0qZH7YGKbH5PE3B13LEEdb-HOVA=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tp8JzrMBeGdYdSKGwNF8bM7lBz4RSznL4i2Z1PZz5dEv89fYLRrd67PQAM37gGxcRggucnHjBpl3uQIGsNi_ifLtutm_Odsqp6h69K-MQuEcw1NbeDUsXkfpQJUs2iH-dCDd7ngE50Q3hH9NulLvOD7eeuxWqHrCOPRLBP_G5DkXM40Q2b8DkehlOGaHCQan2sYrzGOuyVs7l1fP5twK0bnelKedVRLQ=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).