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_v7QQrFnAOdg_zhmHT-Akc8g2F1-qF5W0eFJUibOdqbw-Pi4NYVez7HvBdlJ6hwc87ZMpnxQK76Xt-IZj75aZOF6BG5VS51f7qdXBgiy2DdcH3AzFkxeqB_cUz76_gFC10ZA_PcmWOw5pZzZlSOw9aq17VUsAvpD4jDIIMuxbdP9mUqkSQq7PtAy-L7qVFopyDZDln3WcB6sJTSMYS-zjFV2cxdzo2MZA=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uk3ehon1jlpJDWpKdAWShNSg7MhfxUw9rJ-eLyA_uj_SBAojJGz1-YzrVK2LV9gNBN2tt7It4zUMtdvDsnbr0bm5zHm3Ct2IfedH0iAMiQMwONJdeYV3rliRInVPWkb5Der5SDgHxvyaGIQ23g9PeeVBJ--3HvxfuXaL6WvnixlmUvUNwa_UHFJIaFQnuHxEh1joTW1DKdJXaeSQ7OyCA9WnA7kkynxg=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_v7QQrFnAOdg_zhmHT-Akc8g2F1-qF5W0eFJUibOdqbw-Pi4NYVez7HvBdlJ6hwc87ZMpnxQK76Xt-IZj75aZOF6BG5VS51f7qdXBgiy2DdcH3AzFkxeqB_cUz76_gFC10ZA_PcmWOw5pZzZlSOw9aq17VUsAvpD4jDIIMuxbdP9mUqkSQq7PtAy-L7qVFopyDZDln3WcB6sJTSMYS-zjFV2cxdzo2MZA=s0-d)
tal que

y

para
![$x \in
]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uk3ehon1jlpJDWpKdAWShNSg7MhfxUw9rJ-eLyA_uj_SBAojJGz1-YzrVK2LV9gNBN2tt7It4zUMtdvDsnbr0bm5zHm3Ct2IfedH0iAMiQMwONJdeYV3rliRInVPWkb5Der5SDgHxvyaGIQ23g9PeeVBJ--3HvxfuXaL6WvnixlmUvUNwa_UHFJIaFQnuHxEh1joTW1DKdJXaeSQ7OyCA9WnA7kkynxg=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_t2ABbihJpQhcMyUuGxHkhV4bIU9gsGbAGnfH7wRdsw2surUZz9dL0L7AHob0Pq9HB7IwvHFHYD1RWbmYZR2_8K2jekOazd9CKDqTTV3TdIPmrvm1xdCbxJezsTx0SNuQ9AkOPNjv91bU6CxjiygLP7btHNmV7Oyr4ol12VnuYSuE3UlPPEPncjh1M4gXLkaF4wq5A5RyFrASyNI66HK8maKYOxRiZqpg=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_t2ABbihJpQhcMyUuGxHkhV4bIU9gsGbAGnfH7wRdsw2surUZz9dL0L7AHob0Pq9HB7IwvHFHYD1RWbmYZR2_8K2jekOazd9CKDqTTV3TdIPmrvm1xdCbxJezsTx0SNuQ9AkOPNjv91bU6CxjiygLP7btHNmV7Oyr4ol12VnuYSuE3UlPPEPncjh1M4gXLkaF4wq5A5RyFrASyNI66HK8maKYOxRiZqpg=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_uSV4Rm5Nst_4ieUGOb2vZPiaMo1ubKwStGorIRmsObt-p9b1kR_xRkrLXMpN1LfivCU1wllB6o4oCLdBkGt5pEK4OScNKNEeugcD-kSC_AOEipdxi1FefpF2I693Oc-fLThqGvjFqXN0pItTDpNqeicrZ3ld7E2axdeNyXIK4Yr3BY_KWdeX1R9GV2v0cec_gBwsdrNdAwvN8HTLunEdSpOAoGAIvAyw=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_tYUigBnke8ajtcUjrsPttYuRMzK1d6hyDx4WwVfacbcTO8e0jgH2v6Y-_xQm1P8ZANzz5_b6Jl28Dc6Iieyd453rpMtfIZGRMznqOmVphi1ZuRzsUaj3fbTjFsvxHuVd6lTrU4DgVCm3jUxKyU7cNKQaHg_TbOkw07cFUiUDpqeWHo-v13l6M4LRV4Eq4ZIHQMo6l0hvdAaZFofVHnxIHFvQiHOr2W_w=s0-d)
, o si
![$k=]-\infty,b]$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tFWIRnQe8XEc6AFQNZ9uIzVpquIcY8QHIOtEGFqXdgTt9eyYn3HcpJmTSJxVL_qBCgkqPNoPAUrAdWwT_zX56CMaefKx7P5_YmxRoV12tqvOLEOTaN_TmW6dexm97WcpDEtGd9Wb4a0ICMEH-aBeGq_izhT_kjgzehoGqD9-dJSGeb_atsffjNNs6zlhdfENJGDUfdYCgA91lKs1XPmFf2AYc26inoqw=s0-d)
entonces "
b" es un valor crítico. Si
![$k=]a,b[$](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tYUigBnke8ajtcUjrsPttYuRMzK1d6hyDx4WwVfacbcTO8e0jgH2v6Y-_xQm1P8ZANzz5_b6Jl28Dc6Iieyd453rpMtfIZGRMznqOmVphi1ZuRzsUaj3fbTjFsvxHuVd6lTrU4DgVCm3jUxKyU7cNKQaHg_TbOkw07cFUiUDpqeWHo-v13l6M4LRV4Eq4ZIHQMo6l0hvdAaZFofVHnxIHFvQiHOr2W_w=s0-d)
, entonces ni "
a" ni "
b" son valores críticos (note que los valores extremos de un intervalo abierto no son elementos del intervalo).