El método consiste en obtener un sistema cuya matriz sea triangular superior mediante eliminación (de la misma manera que el método de Gauss analítico) o una matriz diagonal (en el caso de utilizar la variante de Gauss-Jordan) y, posteriormente, resolver el sistema resultante mediante sustitución hacia arriba en el primer caso o directamente en el segundo.
Prueba: "\vector{u}" $$A\cdot\overrightarrow {x}=\overrightarrow {b}$$
Para obtener la matriz triangular superior "U" se siguen los siguientes pasos:
En el caso de Gauss-Jordan, una vez obtenida la matriz triangular superior "U" habría que repetir el mismo proceso, pero hacia arriba.
Se trata de obtener un sistema con matriz triangular superior "U" mediante eliminación y después resolverlo por sustitución hacia arriba.
Se trata de obtener un sistema con matriz triangular diagonal "D" mediante eliminación. Una vez realizado el proceso de eliminación nos quedará un sistema con la siguiente forma:
D·x=b'
(la prima indica que el vector original de términos independientes se ha modificado).
Como la matriz es una matriz diagonal de unos, nos queda ya la solución: x = b'
Se trata, en esencia, de un método de Gauss por bloques.
Difícil de Programar.
Es el método de Gauss para elementos finitos. Se utiliza cuando la matriz es una matriz vacia estructurada.
En la actualidad no se usa ya que los ordenadores disponen de mucha memoria.
Por tratarse de un método de descomposición consta de dos pasos.
En el caso de hallarse ante una matriz no definida es necesario pivotar para obtener en la diagonal elementos no nulos.
Este método es un método de Gauss "camuflado".
Por tratarse de un método de descomposición consta de dos pasos.
En el caso de hallarse ante una matriz no definida es necesario pivotar para obtener en la diagonal elementos no nulos.
"A posteriori" preconditioning
"A priori" preconditioning
Dado el sistema Ax = b + R, con algunas x_{v} = p_{v} , se procede de la siguiente manera:
1) Se inicializan los valores de los g.d.l. prescritos, x_{v} = p_{v} .
2) Cuando se calcula el residuo r = b − Ax se opera con toda la matriz.
3) Al actualizar los valores de x en cada iteracion se ignoran (no se modifican) las incógnitas correspondientes a los g.d.l. prescritos,x_{v} = p_{v}.
4) Al comprobar la condicion de convergencia en r hay que tener en cuenta que los términos corespondientes a los g.d.l. prescritos no tienden a 0 sino a los valores de
las reacciones correspondientes.
5) Finalmente, las reacciones se obtienen a partir del ultimo residuo, ya que R = −r.
Implementación práctica. Pasos a realizar:
1. Calcular el vector residuo y su norma a partir de la aproximación inicial.
2. Calcular el vector de proyección de Householder w cuyos terminos no nulos se almacenan por columnas en la parte inferior de una matriz H de dimensión (n + 1) ∗ (m + 1).
3. Definir la columna de la matriz de Hessemberg a partir del residuo y del vector w. Sólo es necesario calcular la componente de la diagonal. Los terminos no nulos se almacenan en la parte superior de la matriz H .
4. Si j = 1 (primera iteración), definir el vector y a partir de la matriz H .
5. Si j > 1 (siguientes iteraciones), aplicar triangularización de la nueva columna de la matriz H y del vector y . (Tengase en cuenta que es necesario aplicar las transformaciones de triangularizacion de todas las columnas anteriores a esta nueva columna de la matriz H antes de aplicar la triangularización de la columna actual).
6. El último término calculado en el vector y (en valor absoluto) indica la norma del residuo para el subespacio de Krylov utilizado y sirve para establecer la convergencia del metodo. Si hay convergencia pasamos al paso 9.
7. Calcular v aplicando recurrentemente los proyectores de Householder a partir de los vectores w almacenados en la parte inferior de la matriz H
8. Calcular el nuevo vector z con el que comenzar de nuevo todo el proceso y volver al paso 2 (lo que equivale a aumentar el tamaño del subespacio de Krylov utilizado).
9. Resolver el sistema de ecuaciones triangular superior almacenado en la parte superior de la matriz H cuyo vector de terminos independientes es el vector y .
10. Calcular la nueva aproximación a la solucion de forma recurrente aplicando los
proyectores de Householder definidos por los vectores w almacenados en la parte inferior de la matriz H .
11. Calcular el residuo para la nueva solucion obtenida. Si no hay convergencia, reiniciar el cálculo en el paso 1 con la nueva solución obtenida en el paso 10 (restart).
Simple Newton
Wittaker
Quasi-Newton o Secant
