Más allá de Newton: una nueva iteración de punto fijo para encontrar raíces de ecuaciones no lineales
Autores: Aggarwal, Ankush; Pant, Sanjay
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Más allá de Newton: una nueva iteración de punto fijo para encontrar raíces de ecuaciones no lineales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Encontrar
Raíces
Ecuaciones
Ciencia computacional
Método de Newton
Convergencia
Suposición inicial
Algoritmo iterativo
Cuenca de atracción
Transformación multiplicativa
No linealidad
Limitación
Método de Halley
Métodos iterativos
Experimentos numéricos
Rango más amplio
Costo computacional
Funciones vectoriales.
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Encontrar raíces de ecuaciones es el corazón de la mayoría de las ciencias computacionales. Un algoritmo iterativo bien conocido y ampliamente utilizado es el método de Newton. Sin embargo, su convergencia depende en gran medida de la suposición inicial, con elecciones pobres a menudo llevando a una convergencia lenta o incluso a la divergencia. En esta breve nota, buscamos ampliar la cuenca de atracción del método clásico de Newton. La idea clave es desarrollar una transformación multiplicativa relativamente simple de las ecuaciones originales, lo que lleva a una reducción en la no linealidad, aliviando así la limitación del método de Newton. Basándonos en esta idea, derivamos una nueva clase de métodos iterativos y redescubrimos el método de Halley como caso límite. Presentamos la aplicación de estos métodos a varias funciones matemáticas (ecuaciones reales, complejas y de vectores). En todos los ejemplos, nuestros experimentos numéricos sugieren que los nuevos métodos convergen para un rango significativamente más amplio de suposiciones iniciales. Para ecuaciones escalares, el aumento en el costo computacional por iteración es mínimo. Para funciones de vectores, se necesita un análisis más extenso para comparar el aumento en el costo por iteración y la mejora en la convergencia de problemas específicos.
Descripción
Encontrar raíces de ecuaciones es el corazón de la mayoría de las ciencias computacionales. Un algoritmo iterativo bien conocido y ampliamente utilizado es el método de Newton. Sin embargo, su convergencia depende en gran medida de la suposición inicial, con elecciones pobres a menudo llevando a una convergencia lenta o incluso a la divergencia. En esta breve nota, buscamos ampliar la cuenca de atracción del método clásico de Newton. La idea clave es desarrollar una transformación multiplicativa relativamente simple de las ecuaciones originales, lo que lleva a una reducción en la no linealidad, aliviando así la limitación del método de Newton. Basándonos en esta idea, derivamos una nueva clase de métodos iterativos y redescubrimos el método de Halley como caso límite. Presentamos la aplicación de estos métodos a varias funciones matemáticas (ecuaciones reales, complejas y de vectores). En todos los ejemplos, nuestros experimentos numéricos sugieren que los nuevos métodos convergen para un rango significativamente más amplio de suposiciones iniciales. Para ecuaciones escalares, el aumento en el costo computacional por iteración es mínimo. Para funciones de vectores, se necesita un análisis más extenso para comparar el aumento en el costo por iteración y la mejora en la convergencia de problemas específicos.