miércoles, 2 de junio de 2010

Ejemplo 1

Extremos relativos

Para localizar los extremos relativos, se calcula la derivada de la función, y se iguala a cero, la solución a esta ecuación son los posibles máximos y mínimos de la función, en este caso, partiendo de la función cuadrática:

 y = ax^2 + bx + c \,

calculamos su derivada respecto a x:

 \frac{dy}{dx} ax^2 + bx + c = 2ax + b

que si la igualamos a cero, tenemos:

 2ax + b = 0 \,

donde x valdrá:

 x = \frac{-b}{2a}

En la vertical que pasa por este valor de x se encontrar el valor máximo o mínimo relativo de la función.

Para saber si es un máximo o un mínimo es necesario ver la derivada segunda de la función, veamos:

   \frac{d^2y}{dx^2} \; ax^2 + bx + c =    \frac{dy}{dx} \; 2ax + b =    2a

esto es: 2a sera positivo cuando a sea positivo y negativo si a es negativo, por tanto, si la derivada segunda 2a es positiva la parábola es cóncava y el punto será un mínimo de la función, si a es negativa la parábola será convexa y sea un máximo.



Dada la función:

 y = x^2 - x - 2 \,

De la figura, calcularemos su derivada primera:

    \frac{dy}{dx} \; x^2 - x - 2 =     2x - 1

Esta derivada valdrá cero:

 \frac{dy}{dx} = 0

cuando:

 2x - 1 = 0 \,

esto es:

 x = \cfrac{1}{2}  2x = 1 \,

Esta función presenta un extremo relativo para  x = \frac{1}{2} , veamos si es un máximo o un mínimo, calculando la derivada segunda:

    \frac{d^2y}{dx^2} \; x^2 - x - 2 =     \frac{dy}{dx} \; 2x - 1 =     2

Que es 2, dado que 2 es un valor positivo, la función es convexa, y el extremo relativo que presente para :  x = \cfrac{1}{2} , es un mínimo. El valor de la derivada segunda de una función de segundo grado es el coeficiente de y = x2, por lo que a la vista de la ecuación, podíamos adelantar que seria mínimo sin calcular la derivada segunda.

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