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Kap. VI. Theorie der Maxima und Minima
fipco + h) - f(x Q ) — hf Oo + ÖÄ),
wobei ö einen positiven echten Bruch bedeutet. Im Falle des
Maximums muß daher hf(x 0 + Oh) überall im Intervalle für
positives und negatives h negativ sein, d. h. für jeden ‘positiven
Wert von h, der kleiner als G ist, muß
f'(x 0 - Oh) > 0, f{x 0 + Ö/O < 0
sein. Im Falle des Minimums ergibt sich dagegen umgekehrt:
f'(x 0 — Oh) < 0, f'(x 0 -f Oh) > 0.
Da diese Ungleichungen gelten sollen, wie klein auch die po
sitive Zahl h gewählt sein mag, und da die Ableitung stetig
ist, folgt für lim/i = 0 in beiden Fällen:
rw - 0.
Dies also ist eine notwendige Bedingung des Maximums oder
Minimums. Sie reicht jedoch nicht hin, wie das zweite der
folgenden Beispiele zeigt.
Die Maxima und Minima einer Funktion heißen zusammen
die Extremwerte der Funktion.
141. Beispiele.
1. Beispiel: Die Funktion f(x) = x(a — x) hat eine über
all stetige Ableitung f'(x) = a — 2x, die gleich Null wird für
x = \a. Vorher ist f’(x) positiv, nachher negativ, d. h. nach
Satz 9, Nr. 30, wächst f(x), wenn x bis |a zunimmt, und
nimmt ab, wenn x weiter über \a hinaus wächst. Demnach
hat f(x) für x = \a ein Maximum und sonst keinen Extrem
wert (für endliche Werte von x). Der Maximalwert ist -öt.
2. Beispiel: Auch bei der Funktion f(x) — {a — x) z ist
die Ableitung f'(x) = — 3 (« — x)~ überall stetig und insbeson
dere gleich Null für x = a. Vorher ist f\x) negativ und auch
nachher, d. h. f{x) nimmt ab, wenn x bis a wächst, und nimmt
immer weiter ab, wenn x über a hinaus wächst. Die Funk
tion hat also weder ein Maximum noch ein Minimum (für
endliche Werte von x).
3. Beispiel: Die Funktion f{x) =f / (#— a )~ hat die Ab
leitung f'(x) = 2 : 3]/^ — a, die für x < a stetig und negativ,
für x > a stetig und positiv ist, so daß f(x) bis x = a ab
nimmt und von da an wächst, also für x = a ein Minimum,
140, 141]