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2. Extremos relativos

Extremos relativos

Antes de relacionar los extremos relativos con la derivada definámoslos.

Definición: Extremo relativo de una función f(x) es todo punto x0 tal que, para todo entorno del punto E(x0,r), se cumple que la función en este intervalo crece y decrece. Según crezca antes o después de x0, distinguimos dos tipos de extremos relativos:

a) Máximo relativo en x0: la función crece hasta x0 y decrece a partir de x0.

b) Mínimo relativo en x0: la función decrece hasta x0 y crece a partir de x0.

Está claro que si x0 es un extremo relativo de f(x), en este punto la gráfica ni crece ni decrece, luego una condición necesaria es que f’(x0)=0, así la pendiente de la recta tangente es m=0, siendo por tanto paralelo al eje x. Pero está no es la única condición. Es necesario, que además, se cumpla una segunda condición que además nos permite discernir si es máximo o mínimo relativo:

  • Sea x0 un punto de una función en el que se cumple
  1. f ’(x0)=0
  2. f ’’(x0)<0

     entonces (x0,f(x0)) es máximo relativo

  • Sea x0 un punto de una función en el que se cumple
  1. f ’(x0)=0
  2. f ’’(x0)>0

     entonces (x0,f(x0)) es mínimo relativo

En la práctica, si se cumple que f ’(x0)=0 y viendo el crecimiento de la función antes y después del punto podemos ver si es punto relativo y si es máximo o mínimo.

En el caso de que f ’(x0)=0 pero también f ’’(x0)=0, no podemos asegurar que este punto sea extremo relativo y hay que estudiar las derivadas de orden superior (se verá en el próximo curso).

Tarea

Duración:
30:00

Vamos a ver varios ejemplos de la monotonía y los extremos relativos.

Ejemplo 1:  y=f(x)=2x3-15x2+36x-12

Veamos el signo de la derivada: f’(x)=6x2-30x+36

 f’(x)=0 ⇒ x2-5x+6=(x-2)·(x-3)=0 ⇒ x=2, x=3

 f’’(x)=12x-30

a

Cálculo de los puntos relativos:

Máximo M(2,f(2))=(2,16)      Mínimo m(3,f(3))=(3,15)

a

Gráfica

Ejemplos 2: y=x/ln(x)

Primero estudiemos el dominio. Veamos los puntos que no pertenecen al dominio

  1. x>0 (por el logaritmo neperiano)
  2. Denominador es cero: ln(x)=0 ⇒ x=e0=1, asíntota vertical

Dom(f(x))=(0,∞)-{1}

Para estudiar la monotonía tenemos que estudiar las dos derivadas:

a

Además de los puntos donde se anula la primera derivada hay que añadir los puntos que no pertenecen al dominio, ya que en ellos puede cambiar el crecimiento. En este caso añadimos x=1.

a

Calculemos el mínimo: m(e,f(e))=(e,e)  

a

Gráfico

Ejemplo 3: 

a

Dominio=R-{4}. Veamos ahora las derivadas:

a

Signo de f’(x)=0 → No solución, luego no extremos relativos (f’(x)>0 )

Sólo tenemos que ver el crecimiento antes y después de x=4, que no pertenece al dominio:

 a