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_uS3VaB0B87heLMauRv4YEw4gyfFTH4YgM7xyVnr-_ECxrUFF14e0wh9-gDFQXZHmOyoQ1TSicMqKOPzaFYOaPByEoBB5FrhBl5zNocydrDJp9_4OYxZIMV1i4ehPI7yqkgauOFI4AsZDZ6mVXfeOuwxKsrID01l9e0_iOUPZeFuahwFKQd2tizmOuqCDTD8HaPgEk20q4y3xtQ2sjRiSLlBO_XB24O7A=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sdiidWuThZswrJr6GcPzQL1RD90aSJQzTgomn-IE12WsGbruGsSki1Zl3f6y-Oul384DPlc4FUeJqP-uKTo84bZPip1I6rLUaq8zP0W6u8KAYiQWf05g1t5DZwc7SbcH147eGan5NOqdZ0l6AhW9kEiQcPYA8AklGa7uY5Ml-u0bnzl8c2bTMtfMPuphuu_YslJ9Sf_xfX3WoThOVKN-vuXgmiHXEyuw=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_uS3VaB0B87heLMauRv4YEw4gyfFTH4YgM7xyVnr-_ECxrUFF14e0wh9-gDFQXZHmOyoQ1TSicMqKOPzaFYOaPByEoBB5FrhBl5zNocydrDJp9_4OYxZIMV1i4ehPI7yqkgauOFI4AsZDZ6mVXfeOuwxKsrID01l9e0_iOUPZeFuahwFKQd2tizmOuqCDTD8HaPgEk20q4y3xtQ2sjRiSLlBO_XB24O7A=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sdiidWuThZswrJr6GcPzQL1RD90aSJQzTgomn-IE12WsGbruGsSki1Zl3f6y-Oul384DPlc4FUeJqP-uKTo84bZPip1I6rLUaq8zP0W6u8KAYiQWf05g1t5DZwc7SbcH147eGan5NOqdZ0l6AhW9kEiQcPYA8AklGa7uY5Ml-u0bnzl8c2bTMtfMPuphuu_YslJ9Sf_xfX3WoThOVKN-vuXgmiHXEyuw=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_uz37uhh0DC-hPjeq3zEl-06kWMVCHexSUp5DaT4ioGsuPdz5zlBFzjt7ukjf9dVEo-nlXSiBNiJPr3V_8yBNmllogliuAYvKmorNhw0F20KnBl6EJ2OXdW2jV2AXR8lGyfel0MXqs-H9qeBSmmBZVV8JKmLhRujoC0_LCMU8bViVOf9TWvhsssgCkG6g0sPpFx-p76WhuLrlPNIWw6hls9rjQRCQyX5Q=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_uz37uhh0DC-hPjeq3zEl-06kWMVCHexSUp5DaT4ioGsuPdz5zlBFzjt7ukjf9dVEo-nlXSiBNiJPr3V_8yBNmllogliuAYvKmorNhw0F20KnBl6EJ2OXdW2jV2AXR8lGyfel0MXqs-H9qeBSmmBZVV8JKmLhRujoC0_LCMU8bViVOf9TWvhsssgCkG6g0sPpFx-p76WhuLrlPNIWw6hls9rjQRCQyX5Q=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_vRVn08w9-bZMTZ-xpe1Y167fQsTnO3NAnTXtfIXMhIN6a3A6T3iG_wKUX9tA2Rn_eiMHiTwBxOk5tgEXOWP9pmscdL9HPuF20bEm4Qix3KnQsE2reCq9Pok8DRnOsYu6-hbOWoW6_cu4qAccIrhPqQgUCA8-yVuWEoGjDbc_J_HT2XVRbViIdEAJ86_HuDnMJJ_Jjp7W9Nc8L0yi2oZfnK2m7a2WKkEA=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_sOKNCyjMaf7kUyta0z3kXUe91LH-NPZqqy6Uy3Wg-tueZypzMhOSIZJUcwJOwBOLCa1Z16uX0IpcV7Y6uJONXkCYFbB7wiPyovC-jyr0XdeKavdyVhhCuQa1x9JxK9jmtPwMFdA4JQirrzt-27nM0vq3MY3tUfPm3jyaZm5P0FT-tqsKL3VpIL32JMYonvR_cP3lPOdMQH1Q3bhZMFVTtzRHBj7XH8UA=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vGqoGPUpsxURwTXCDXRUl2KW_qmMvNkTIHARK3k3W-xuLaxv4u1RGmVyXT7UVETFoPsIWnRwkkW16-zU6j2a6yhDMgEWjhCSU59UTKmymrcTq5-1rf8GBTfRrjYjQfcD1aFMcHEE6Gb7uqK27_EUkwZH7iNVPdkNeRsJOmHu9YxqsW8AQycd68Gv1pWBrvQopaZHCyMhSAVWVXSvMYVz5sGuBHZJfWaQ=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_sOKNCyjMaf7kUyta0z3kXUe91LH-NPZqqy6Uy3Wg-tueZypzMhOSIZJUcwJOwBOLCa1Z16uX0IpcV7Y6uJONXkCYFbB7wiPyovC-jyr0XdeKavdyVhhCuQa1x9JxK9jmtPwMFdA4JQirrzt-27nM0vq3MY3tUfPm3jyaZm5P0FT-tqsKL3VpIL32JMYonvR_cP3lPOdMQH1Q3bhZMFVTtzRHBj7XH8UA=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).