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_tqy4JHUX0PI2uXB-ItZhmeNb7WF2h73EZ_AEcqK9AbCYvBhSsw527L7Hg7P5MkTwnI5ZF-RqPK52QNuVaAliVJXefDD22ZsNud_NJa1BRd2Jut_5nI4-GocAz6cSUz0wqz3MAFt9fWz-eDSISRjZAKD_txrhmtn-ZOBwz5W6Jh8TiT5IyTq8BR6K3CtmNR0nMTiXEVjLK0QmVDrPD-EYNxGWLWtznCKQ=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tB8xNqA1z6H5trXvK78p2JAE0VSO1JZGnX2_TjeZtb1hxNMJ-VQvRFWrCgzms6P2he0dYjXgJjvRYeVkolPyTGvfUcuWcABxtGqNmP3lrQzfFqvwPoVz8fYoPMPv2f28I2suTZfg4dKg7CQZodhOPhQuBrfQhcex7osMpwc32yYDNQ0BBwQaFmvTCx2yFATLhFwCay_3-AmtiWoU8sYk8VlAdmFztXSw=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_tqy4JHUX0PI2uXB-ItZhmeNb7WF2h73EZ_AEcqK9AbCYvBhSsw527L7Hg7P5MkTwnI5ZF-RqPK52QNuVaAliVJXefDD22ZsNud_NJa1BRd2Jut_5nI4-GocAz6cSUz0wqz3MAFt9fWz-eDSISRjZAKD_txrhmtn-ZOBwz5W6Jh8TiT5IyTq8BR6K3CtmNR0nMTiXEVjLK0QmVDrPD-EYNxGWLWtznCKQ=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tB8xNqA1z6H5trXvK78p2JAE0VSO1JZGnX2_TjeZtb1hxNMJ-VQvRFWrCgzms6P2he0dYjXgJjvRYeVkolPyTGvfUcuWcABxtGqNmP3lrQzfFqvwPoVz8fYoPMPv2f28I2suTZfg4dKg7CQZodhOPhQuBrfQhcex7osMpwc32yYDNQ0BBwQaFmvTCx2yFATLhFwCay_3-AmtiWoU8sYk8VlAdmFztXSw=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_sjm8HNqwtjon_tSH5mquHTy-6l4DB6yDgg8ndpM09Fsur5DPVkjZacu2gLK7vfIanh4AMpw1f7I8CCziLRgcs8siW3Y8f7juWrLtoDXPM4Gw8TB9sVTE84MNgjqVTL01TZHU34qp9nEw7oTkjUr8_Ocg1b5gNbPO-AaYz7RXgDUrosSxENbdJFLCRJEi5uJa2EpWkLnZ8Qjyc_Na3XnH_5Hi441TeRrQ=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_sjm8HNqwtjon_tSH5mquHTy-6l4DB6yDgg8ndpM09Fsur5DPVkjZacu2gLK7vfIanh4AMpw1f7I8CCziLRgcs8siW3Y8f7juWrLtoDXPM4Gw8TB9sVTE84MNgjqVTL01TZHU34qp9nEw7oTkjUr8_Ocg1b5gNbPO-AaYz7RXgDUrosSxENbdJFLCRJEi5uJa2EpWkLnZ8Qjyc_Na3XnH_5Hi441TeRrQ=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_toheAppGkr03j6yqHZumbmU2JWDQRWpM6AjFsRMNUHToIEDpH5IrMzV7wOhI5nO3kaQsP6l2Gsvbv5Zdu1-J5547fStsOfkJWOsy10Ln40tC_FWO3IDvwejbXrtRRJ1YsQDCBkbE7uiZL9kzS7z6qklNVvV_Ei1B3QW98OzPFh2umG9m2w3iM5AyFUhIt3krlVYRB-RKf_Y400DHqi8PBC6v0OySsKjw=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_tdhZwwuIOsQGaFJSF5upquem50cIQDRzpz9UFsxk0OENug7rTXo3x1yvSjJYikeO_0Ce7KgsJroqEFAFIq9KuMQUUkbJ3-VyiQT73nUeyKgbp8DLjIjD0PJPgizs7ekfPehm5aKFj5-HwhbyFiGXI9T7RlZGhxFmZAycRS4Sa_R5fAgdEmAEzb28jSHnZ6RySJFXt-GIUvoNevGvQCXQtoHbeuSEifvw=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tnimjtcFGJHB--jRmNjXY0IiUYgAD1n1ps37fzlcm669wIaTMxsC7ZEWAMg8tHQKptpCh2lWkDwNU0jWyFI8814ocyT-_Qywei9LyYzPjZ1N1MFbJZEZjiZ1OQThNorS-lqct_1-UffMsGKCbquAwzaZ6LNaFWYbRSZ2fB__0IbWZ5cdYedbWua9KXyEKks4T88-_IqWms2Ow-xg48g8ZOfuKWNoRLCA=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tdhZwwuIOsQGaFJSF5upquem50cIQDRzpz9UFsxk0OENug7rTXo3x1yvSjJYikeO_0Ce7KgsJroqEFAFIq9KuMQUUkbJ3-VyiQT73nUeyKgbp8DLjIjD0PJPgizs7ekfPehm5aKFj5-HwhbyFiGXI9T7RlZGhxFmZAycRS4Sa_R5fAgdEmAEzb28jSHnZ6RySJFXt-GIUvoNevGvQCXQtoHbeuSEifvw=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).