(от лат. extremum - крайнее), значение непрерывной функции f (x), являющееся или максимумом, или минимумом. Точнее: непрерывная в точке х0 функция f (x) имеет в x0 максимум (минимум), если существует окрестность ( x0 + d, x0 - d) этой точки, содержащаяся в области определения f ( x ) , и такая, что во всех точках этой окрестности выполняется неравенство f ( x0 ) , ³ f ( x ) [соответственно, f ( x0 ) £ f ( x )]. Если при этом существует такая окрестность, что в ней f ( x0 ) > f ( x ) [или f ( x0 ) < < f ( x )] при х ¹ x0, то говорят о строгом, или собственном, максимуме (минимуме), в противном случае - о нестрогом, или несобственном, максимуме (минимуме) (на рис. 1 в точке А достигается строгий максимум, в точке В - нестрогий минимум). Точки максимума и минимума называются точками экстремума. Для того чтобы функция f ( x ) имела Э. в некоторой точке x0, необходимо, чтобы она была непрерывна в x0 и чтобы либо f` ( x0 ) 0 (точка А на рис. 1 ), либо f` ( x0 ) не существовала (точка С на рис. 1 ). Если при этом в некоторой окрестности точки x0 производная f' ( x ) слева от x0 положительна, а справа отрицательна, то f ( x ) имеет в x0 максимум; если f' ( x )слева от x0 отрицательна, а справа положительна, то - минимум (первое достаточное условие Э.). Если же f' ( x ) не меняет знака при переходе через точку x0, то функция f ( x ) не имеет Э. в точке x0 (точки D, Е и F на рис. 1 ). Если f ( x ) в точке x0 имеет п последовательных производных, причём f' ( x0 ) f`` ( x0 ) ...f (n-1) ( x0 ) 0, a f (n)( x0 )¹ 0, то при п нечётном f ( x ) не имеет Э. в точке x0, а при п чётном имеет минимум, если f (n) ( x0 ) > 0, и максимум, если f (n) ( x0 ) < 0. Э. функции не следует смешивать с наибольшим и наименьшим значениями функции .
Аналогично Э. функции одного переменного определяется Э. функции нескольких переменных. Необходимым условием Э. является в этом случае обращение в нуль или же несуществование частных производных первого порядка. Например, на рис. 2 частные производные равны нулю в точке М , на рис. 3 в точке М они не существуют. Если в некоторой окрестности точки М ( х0, y0 ) существуют и непрерывны первые и вторые частные производные функции f ( x, у ) и в самой точке f'x f'y 0,
D f'' xx f'' уу > 0,
то f ( x, у ) в точке М имеет Э. (максимум при f '' xx < 0 и минимум при f '' xx > 0); Э. в точке М не существует, если D < 0 (в этом случае М является т. н. седловиной, или точкой минимакса, см. рис. 4 ).
Достаточные условия Э. функций многих переменных сводятся к положительной (или отрицательной) определённости квадратичной формы
S ni, k1 aik D xi D xk
где aik - значение f''xixk в исследуемой точке. См. также Условный экстремум .
Термин 'Э.' употребляется также при изучении наибольших и наименьших значений функционалов в вариационном исчислении .
Лит.: Ильин В. А., Позняк Э. Г., Основы математического анализа, 3 изд., ч. 1, М., 1971.