Важливе значення у курсі математичного аналізу мають так звані теореми про середнє значення диференціального числення, в яких під знаком похідної знаходиться середнє значення незалежної змінної, котре взагалі нам невідоме. Воно і похідній надає, в деякому розумінні, середнє значення. У зв’язку з цим усі ці теореми називають “теоремами про середнє”.
Теорема. Нехай функція визначена на інтервалі і в деякій точці має найбільше або найменше значення. Тоді, якщо в цій точці існує похідна , то вона рівна нулю, тобто .
Доведення. Нехай для визначеності функція функція в точці приймає найбільше значення, тобто для всіх .
За означенням похідної
,
причому ця границя не залежить від того, як буде прямувати до . Якщо і , то , а тому
.
Якщо ж і , то .
Отже,
.
Звідси випливає, що .
Аналогічно розглядається випадок, коли в точці функція досягає найменшого значення.
Обертання в нуль похідної в точці , означає, що дотична до графіка функції в точці з абсцисою паралельна вісі (рис. 22).
Зауваження. Теорема Ферма справедлива, коли , і неправильна, коли замість інтервалу розглядати відрізок . Наприклад, функція на відрізку приймає найменше значення в точці , а найбільше в точці . Проте в жодній із цих точок похідна в нуль не обертається.