En primer lloc, s'evidencia que el disseny que involucra grafisme es pot analitzar com articulat en dos nivells o etapes, un de concepció, intel·lectual, i un altre d'execució, manual o físic, ambdós sempre en interrelació dialèctica. En segon lloc, es fan aportacions (matemàtiques) a ambdós nivells. Les matemàtiques han estat sempre presents com a vehicle per aquest diàleg, però, a partir del naixement del software gràfic, aquesta col·laboració s'ha actualitzat de manera descompensada (val a dir, descompassada): mentre ha aparegut una nova teoria, el Disseny Geomètric Assistit per Ordinador (CAGD) per donar cobertura matemàtica a la vessant executiva del disseny informatitzat, no s'ha actualitzat el referent matemàtic teòric per guiar la ment en la tasca de concepció per tal de poder explotar totes les noves possibilitats que ofereix la nova eina; aquest referent segueix sent eminentment euclidià.En síntesi, la tesi que es proposa és la de que falta un corpus de teoria matemàtica que permeti al dissenyador codificar la seva creativitat en un format que sigui capaç d'explotar tota la potencialitat de la eina informàtica gràfica, de la mateixa manera que la geometria euclidiana permetia codificar satisfactòriament el disseny que era possible amb el regle i el compàs. Es tracta de concebre explotant la relació que, gràcies als ponts que estableixen els sistemes de coordenades, existeix entre funcions i formes, que es just el que permet a un ordinador "dibuixar" a partir de zeros i uns.D'acord amb això, la introducció s'ocupa de desenvolupar i argumentar aquest punt de vista. Un cop establertes les dues etapes del disseny i argumentada la carència teòrica en el nivell de concepció, s'aporta maquinària matemàtica per ambdues etapes. Així, el cos de la memòria té dues parts. La Part I recull aportacions pel CAGD, és a dir, per la fase d'execució, la més comú en la recerca actual, consistents principalment en nous mètodes de generació de corbes i superfícies a partir de dades de disseny proporcionades per l'usuari. La Part II ofereix una proposta, entre les possibles, de corpus teòric per cobrir el buit que es senyala en la fase de concepció, consistent en una mena de codi o gramàtica matemàtica organitzada en:- Lletres: Les funcions en brut. La seva gràfica és germen de formes.- Paraules: Les funcions modificades amb paràmetres ajustables i formalment significatius.- Verbs: Operadors funcionals que actuen sobre les paraules amb una acció interpretable en termes formals. S'organitzen en sis tipus, segons la manera d'actuar.- Oracions: Les formulacions resultants de la interacció dels elements anteriors, que representen els dissenys finals.Val a dir que es proposa un disseny descompassat, o sigui, sense el compàs, en el sentit de superar la mentalitat ancorada en el regle i el compàs (no eliminant-la sinó incloent-la).S'adjunten exemples en tots els casos. En la Part II els exemples s'enfoquen cap el disseny gràfic (sanefes, textures) i cap l'arquitectònic (estadi de futbol, naus i galeries i una catedral gòtica, tots completament formulats amb funcions matemàtiques paramètriques).Pel seu contingut, es tracta d'una memòria interdisciplinar, ja que afecta com a mínim a la psicologia del disseny, al propi disseny, a la història de l'art, a la informàtica i, evidentment, a les matemàtiques. De totes maneres, les matemàtiques que hi apareixen són tractades amb una mentalitat més de dissenyador o d'enginyer que de matemàtic pur. En altres paraules, no és una tesi de teoremes sinó de "fabricació" de mètodes (matemàtics) per ajudar a desenvolupar una manera més creativa de dur a terme el disseny que involucra grafisme. / En primer lugar, se evidencia que el diseño que involucra grafismo se puede analizar como articulado en dos niveles o etapas, uno de concepción, intelectual, y otro de ejecución, manual o físico, ambos siempre en interrelación dialéctica. En segundo lugar, se hacen aportaciones (matemáticas) a ambos niveles. Las matemáticas han estado siempre presentes como vehículo para este diálogo, pero, a partir del nacimiento del software gráfico, esta colaboración se ha actualizado de manera descompensada (cabe decir desacompasada): mientras ha aparecido una nueva teoría, el Diseño Geométrico Asistido por Ordenador (CAGD) para dar cobertura matemática a la vertiente ejecutiva del diseño informatizado, no se ha actualizado el referente matemático teórico para guiar la mente en la tarea de concepción a fin de poder explotar todas las nuevas posibilidades que ofrece la nueva herramienta; este referente sigue siendo eminentemente euclidiano.En síntesis, la tesis que se propone es la de que falta un corpus de teoría matemática que permita al diseñador codificar su creatividad en un formato que sea capaz de explotar toda la potencialidad de la herramienta informática gráfica, de la misma manera que la geometría euclidiana permitía codificar satisfactoriamente el diseño que era posible con regla y compás. Se trata de concebir explotando la relación que, gracias a los puentes que establecen los sistemas de coordenadas, existe entre funciones y formas, que es precisamente lo que permite a un ordenador "dibujar" a partir de ceros y unos. De acuerdo con esto, la introducción se ocupa de desarrollar y argumentar este punto de vista. Una vez establecidas las dos etapas del diseño y argumentada la carencia teórica en el nivel de concepción, se aporta maquinaria matemática para ambas etapas. Así, el cuerpo de la memoria tiene dos partes. La Parte I recoge aportaciones para el CAGD, es decir, para la fase de ejecución, la más común en la investigación actual, consistentes principalmente en nuevos métodos de generación de curvas y superficies a partir de datos de diseño proporcionados por el usuario. La Parte II ofrece una propuesta, entre las posibles, de corpus teórico para cubrir el vacío que se señala en la fase de concepción, consistente en una especie de código o gramática matemática organizada en:- Letras: Las funciones en bruto. Su gráfica es germen de formas- Palabras: Las funciones modificadas con parámetros ajustables y formalmente significativos.- Verbos: Operadores funcionales que actúan sobre les palabras con una acción interpretable en términos formales. Se organizan en seis tipos, según la manera de actuar.- Oraciones: Las formulaciones resultantes de la interacción de los elementos anteriores, que representan los diseños finalesCabe decir que se propone un diseño desacompasado, o sea, sin el compás, en el sentido de superar la mentalidad anclada en la regla y el compás (no eliminándola sino incluyéndola).Se adjuntan ejemplos en todos los casos. En la Parte II los ejemplos se enfocan hacia el diseño gráfico (cenefas, texturas) y hacia el arquitectónico (estadio de fútbol, naves y galerías y una catedral gótica, todos completamente formulados con funciones matemáticas paramétricas).Por su contenido, se trata de una memoria interdisciplinar, ya que afecta como mínimo a la psicología del diseño, al propio diseño, a la historia del arte, a la informática y, evidentemente, a las matemáticas. De todos modos, las matemáticas que aparecen son tratadas con una mentalidad más de diseñador o de ingeniero que de matemático puro. En otras palabras, no es una tesis de teoremas sino de "fabricación" de métodos (matemáticos) para ayudar a desarrollar una manera más creativa de llevar a cabo el diseño que involucra grafismo. / As a preliminar step, it is shown that the design involving graphics is twofold. It has a level of conception that is intellectual and a level of execution that is manual or physical. Both levels are always in dialectical interrelation. This work contains some (mathematical) contributions made to both levels. Mathematics have always been a vehicle for this dialogue, but, from the birth of the graphical software, this collaboration has been updated in an unbalanced way: while a new theory has appeared, the Computer Aided Geometrical Design, to give mathematical support to the executive side of the design with computers, the theoretical mathematical referent that has to guide the mind in the conception task has not been updated in order to exploit all the possibilities that the new tool offers. Therefore, this referent still remains mainly Euclidean.To sum up, this thesis states that the Euclidean geometry allows a satisfactory codification of the design made with ruler and compasses and uncovers the existing lack of a mathematical theory in order to allow the designer to codify its creativity in a format suitable for exploiting the actual potentiality of the graphical cybernetic tool. The main point is to conceive the designs by exploiting the existing relation between functions and shapes. This relation, based on co-ordinate systems, is precisely the relation that allows a computer to "draw" by means of zeros and ones. According with this idea, the introduction is devoted to develop and to support this point of view. Once the two stages of the design have been established and the lack of theory at the level of conception has been justified, some mathematical machinery for the two stages is given. Thus, the body of the memory has two parts. Part One collects the contributions to the CAGD, that is, to the execution stage (the most common in the present research), mainly consisting in new methods for the generation of curves and surfaces starting from data given by the user. Part Two offers a proposal of a theoretical corpus in order to cover the gap detected in the conception stage, consisting of a mathematical code or grammar organised in: - Letters: The raw functions. Its graph is a germ of shapes.- Words: The functions modified with adjustable and formally significant parameters.- Verbs: Functional operators that act on the words and they represent an action that can be interpreted in formal terms. They are organised in six types, according to the kind of action.- Sentences: The formulations obtained from the interaction of the previous elements representing the final design.A design without compasses is proposed in the sense that it is necessary to go beyond the mentality that is anchored in the ruler and the compasses not by eliminating it, but by including it.Some examples for all these cases are included. In Part Two, the examples are focussed towards the graphical design (edgings, textures) and towards the architectural design (football stadium, naves, galleries and a gothic-like cathedral). All the examples are completely formulated with mathematical parametrical functions.Due to its contents, it is an interdisciplinary memory since it has connections with, at least, the psychology of the design, the design itself, the history of the art, the computer science and, evidently, the mathematics. However, the mathematics are managed here more with the mentality of a designer or an engineer than with the mentality of a pure mathematician . In other words, it is not a thesis of theorems but a thesis about the "construction" of (mathematical) methods for helping the development of a more creative computer graphical design.

En este artículo, se realizó un análisis de infiltración de agua en la presa de tierra Coltani ubicada en el departamento de Tacna, Perú. Primero, se realizó un análisis de infiltración mediante el programa Slide el cual permite evaluar flujos de agua por medio de la hipótesis flujo permanente, de manera bidimensional y con un suelo isotrópico. Luego, se estudió la infiltración del agua subterránea de la presa Coltani tanto en su condición inicial como en su condición con muro pantalla. En esta última, se consideró como referencia el caudal de infiltración máximo permisible para proponer las alternativas en relación a su ubicación. Se consideró un diámetro de 1.5 metros y una profundidad de 30 metros con posibles ubicaciones al inicio, centro y final de la presa. Finalmente, se obtuvieron diversos resultados de caudales de salida en el primer estrato del suelo demostrando el impacto generado por las diversas ubicaciones de los pilotes secantes como muro impermeable. Se obtuvo como principal resultado, la ubicación ideal de los pilotes secantes al final de la presa Coltani con un valor de infiltración del agua subterránea de 0.00276 m3/s en el estrato inicial, verificándose en relación al caudal de infiltración máximo permisible (Qfmp). / In this article, a water seepage analysis was performed in the Coltani earth dam located in the department of Tacna, Peru. First, a seepage analysis was carried out using the Slide program, which allows to evaluate water flows through the permanent flow hypothesis, in a two-dimensional way and with an isotropic soil. Subsequently, the seepage of the underground water from the Coltani dam was studied, both in its initial condition and in its condition as a barrier wall. The maximum allowable seepage flow was considered as a reference to propose the alternatives in relation to its location. A diameter of 1.5 meters and a depth of 30 meters were considered with possible locations at the beginning, center and end of the dam. Finally, various outflow results were obtained in the first soil stratum, demonstrating the impact generated by the various locations of the secant piles as an impermeable wall. The main result was the ideal location of the secant piles at the end of the Coltani dam with a groundwater seepage value of 0.00276 m3/s in the initial stratum, verified in relation to the maximum allowable seepage flow (Qfmp). / Trabajo de investigación

El litoral es uno de los ecosistemas que exhiben mayor dinamismo en la naturaleza. La actividad humana es un factor determinante para dicha dinámica, ya que está relacionada a la infraestructura de protección, puertos o edificaciones en dicha zona. Por ende, conocer los procesos morfodinámicos del cambio y tendencias sobre las medidas de cambio costero es una de las metas actuales de la ingeniería. Para tal fin, el presente trabajo busca describir el estado del arte de la dinámica costera y caracterizar los procesos de cambio del litoral peruano mediante un análisis númerico del cambio de posición de las costas. Con uso de la metodología descrita, se analizaron tres casos de estudio en el Perú, las cuales son costas cercanas a Paita, Lima y Matarani. Para dicho análisis, se usaron imágenes satelitales, plataformas GIS y programas de análisis númerico con los que se obtuvo espectros de variación de la señal costera que ayudan a medir la variabilidad del cambio costero. Dentro de los resultados obtenidos, se encontró un comportamiento autosimilar (fractales) en escalas pequeñas de hasta 1 km. Mientras que, en escalas mayores, la variablidad creció hasta una escala que puede ser denominada como la escala característica de la costa, la cual tiene un tiempo de estabilización asociado en el que se puede afirmar que la costa llega a un estado de equilibrio. Asimismo, se encontró que los procesos dinámicos que predominan en los litorales analizados están relacionados con escalas características de gran longitud (mayores a las de 1 km). Por tal motivo, se deben aunar esfuerzos para seguir en esta línea de investigación, a partir de cual se puede llegar a definir la forma de evolución de una línea costera.

[ES] Dentro del campo del Análisis Numérico, la resolución de ecuaciones y sistemas de ecuaciones no lineales es uno de los aspectos más relevantes y estudiados. Esto se debe a que gran cantidad de problemas de Matemática Aplicada, como la resolución de ecuaciones diferenciales, ecuaciones en derivadas parciales o ecuaciones integrales entre muchos otros, pueden reducirse a buscar la solución de un sistema no lineal. Generalmente, es muy difícil obtener la solución analítica de este tipo de problemas y, en muchos casos, aunque es posible llegar a encontrar la solución exacta, es muy complicado trabajar con dicha expresión por su complejidad. Además, con el desarrollo de las nuevas tecnologías, se han hecho grandes avances en el uso de herramientas computacionales, por lo que las dimensiones de algunos de los problemas que se plantean en campos como la Economía, la Ingeniería, la Ciencia de datos, etc. han crecido considerablemente, dando lugar a problemas de grandes dimensiones. Por estos motivos, es de gran utilidad y, en muchos casos, resulta necesario resolver estos problemas no lineales de forma aproximada, por supuesto, con técnicas matemáticamente rigurosas dentro del campo del Análisis Numérico. Por las razones expuestas, los métodos iterativos para aproximar la solución de ecuaciones y sistemas de ecuaciones no lineales han constituido a lo largo de los últimos años un importante campo de investigación. La implementación computacional de estos métodos es una importante herramienta dentro de las Ciencias Aplicadas ya que dan solución a problemas que antiguamente eran difíciles de resolver. La investigación que se lleva a cabo en esta Tesis Doctoral se centra en estudiar, diseñar y aplicar métodos iterativos que mejoren en ciertos aspectos a los esquemas clásicos, como por ejemplo: la velocidad de convergencia, la aplicabilidad a problemas no diferenciales, la accesibilidad o la eficiencia. Buena parte del trabajo desarrollado en esta memoria se centra en el estudio de métodos iterativos para problemas multidimensionales, en especial, nos hemos centrado en el estudio de esquemas libres de derivadas. Además, uno de los ejes centrales de la presente Tesis Doctoral se enfoca en el estudio de la convergencia local y semilocal de métodos ya desarrollados en la literatura reciente o de nuevos métodos iterativos diseñados en este mismo trabajo. Este estudio garantiza para los métodos analizados la existencia de solución dado un punto de partida, el dominio de convergencia de las soluciones del problema y la unicidad de éstas bajo ciertas condiciones. Para complementar el estudio de convergencia de los métodos, en algunos capítulos también se realiza un estudio dinámico de los métodos aplicados a ecuaciones no lineales para, posteriormente, extrapolar los resultados al caso multidimensional. Además, como parte de algunos experimentos numéricos, se ha comparado la accesibilidad de distintos métodos numéricos a través de las cuencas de atracción representadas en diferentes planos dinámicos, tanto para el caso unidimensional como el multidimensional. Finalmente, en la mayor parte de los Capítulos de esta tesis se aplican los métodos iterativos estudiados a la resolución de problemas no lineales de Matemática Aplicada. Estos problemas pueden estar preparados para poner a prueba los algoritmos diseñados o ser problemas reales presentes en algunas Ciencias Aplicadas como la Ingeniería, la Física, la Química, etc. Los resultados anteriormente descritos forman parte de la presente Tesis Doctoral para la obtención del título de Doctora en Matemáticas. / [CA] Dins del camp de l'Anàlisi Numèrica, la resolució d'equacions i sistemes d'equacions no lineals és un dels aspectes més rellevants i estudiats. Això és pel fet de que gran quantitat de problemes de Matemàtica Aplicada, com la resolució d'equacions diferencials, equacions en derivades parcials o equacions integrals entre molts altres, poden reduir-se a buscar la solució d'un sistema no lineal. Generalment, és molt difícil obtindre la solució analítica d'estos problemes i, en molts casos, encara que és possible arribar a trobar la solució exacta, és molt complicat treballar amb aquesta expressió per la seua complexitat. A més, amb el desenvolupament de les tecnologies, s'han fet grans avanços en l'ús d'eines computacionals, per la qual cosa les dimensions d'alguns dels problemes que es plantegen en camps com l'Economia, l'Enginyeria, la Ciència de dades, etc. han crescut considerablement, donant lloc a problemes de grans dimensions. Per aquestos motius, és de gran utilitat i, en molts casos, resulta necessari resoldre estos problemes no lineals de manera aproximada, per descomptat, amb tècniques matemàticament riguroses dins del camp de l'Anàlisi Numèrica. Per les raons exposades, els mètodes iteratius per a aproximar la solució d'equacions i sistemes d'equacions no lineals han constituït al llarg dels últims anys un important camp d'investigació. La implementació computacional d'estos mètodes és una eina important dins de les Ciències Aplicades ja que donen solució a problemes que antigament eren difícils de resoldre. La investigació que es porta a terme en esta Tesi Doctoral es centra en estudiar, dissenyar i aplicar mètodes iteratius que milloren en certs aspectes als esquemes clàssics com són: la velocitat de convergència, l'aplicabilitat a problemes no diferencials, l'accessibilitat o l'eficiència. Bona part del treball desenvolupat en esta memòria es centra en l'estudi de mètodes iteratius per a problemes multidimensionals, especialment, ens hem centrar en l'estudi d'esquemes lliures de derivades. A més, part de la present Tesi Doctoral està centrada en l'estudi de la convergència local i semilocal de mètodes ja desenvolupats en la literatura recent o de nous mètodes iteratius dissenyats en aquest mateix text. Este estudi garanteix per als mètodes l'existència de solució donat un punt de partida, el domini de convergència de les solucions del problema i la unicitat d'estes sota unes certes condicions. Per a complementar l'estudi de convergència dels mètodes, en alguns capítols també es realitza un estudi dinàmic dels mètodes aplicats a equacions no lineals per a, posteriorment, extrapolar els resultats al cas multidimensional. A més, com a part d'alguns experiments numèrics, s'ha comparat l'accessibilitat de diferents mètodes numèrics a través de les conques d'atracció representades en diferents plans dinàmics, tant per al cas unidimensional com el multidimensional. Finalment, en la major part dels Capítols d'esta tesi s'apliquen els mètodes iteratius estudiats a la resolució de problemes no lineals de Matemàtica Aplicada. Estos problemes poden estar preparats per a probar la funcionalitat dels algorismes dissenyats o ser problemes reals presents en algunes Ciències Aplicades com l'Enginyeria, la Física, la Química, etc. Els resultats anteriorment descrits formen part de la present Tesi Doctoral per a l'obtenció del títol de Doctora en Matemàtiques. / [EN] Within the field of Numerical Analysis, the resolution of equations and systems of nonlinear equations is one of the most relevant and studied aspects. This is due to the fact that a large number of problems in Applied Mathematics, such as the solution of differential equations, partial differential equations or integral equations among many others, can be reduced to the solution of a non-linear system. Generally, it is very difficult to obtain the analytical solution of this type of problems and, in many cases, although it is possible to find the exact solution, it is very complicated to work with this expression due to its complexity. Moreover, with the development of technologies, great advances have been made in the use of computational tools, so that the dimensions of some of the problems that arise in fields such as Economics, Engineering, Data Science, etc. have grown considerably, giving rise to problems of large dimensions. For these reasons, it is very useful and, in many cases, necessary to solve these non linear problems in an approximate way, of course, with mathematically rigorous techniques within the field of Numerical Analysis. For these reasons, iterative methods for approximating the solution of nonlinear equations and systems of equations have been an important field of research in recent years. The computational implementation of these methods is an important tool in the Applied Sciences as they provide solutions to problems that were difficult to solve in the past. The research carried out in this Doctoral Thesis focuses on the study, design and application of iterative methods that improve certain aspects of classical schemes such as: speed of convergence, applicability to non differential problems, accessibility or efficiency. A large part of the work developed in this thesis focuses on the study of iterative methods for multidimensional problems, in particular, we have specialised on derivative-free schemes. In addition, part of this Doctoral Thesis is centred on the study of the local and semilocal convergence of methods already developed in the recent literature or of new iterative methods designed in this work. This study guarantees the existence of a solution given a starting point, the convergence domain of the solutions of the problem and their uniqueness under certain conditions. To complement the study of the convergence of the methods, in some chapters a dynamical study of the methods applied to nonlinear equations is also carried out in order to extrapolate the results to the multidimensional case. In addition, as part of some numerical experiments, the accessibility of different numerical methods has been compared across the basins of attraction represented in different dynamical planes, both for the unidimensional and the multidimensional case. Finally, in most of the chapters of this thesis, the iterative methods studied are applied to the resolution of non-linear problems in Applied Mathematics. These problems can be prepared to taste the designed algorithms or be real problems present in some Applied Sciences such as Engineering, Physics, Chemistry, etc. The results described above form part of this Doctoral Thesis to obtain the title of Doctor in Mathematics. / García Villalba, E. (2024). Métodos iterativos libres de derivadas para la resolución de ecuaciones y sistemas de ecuaciones no lineales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204853

En esta Tesis, se ha desarrollado el Modelo MEDiNA, que simula la circulación oceánica tridimensional del Atlántico Norte y del Mar Mediterráneo y da como resultado series temporales de salinidad, temperatura y componente u, v y w de la velocidad. Mediante la ejecución de dicho modelo, se han generado 46 años de datos que se han validado mediante la comparación de los mismos con una base de datos de climatologías (GDP), además de mediante el cálculo del transporte en los principales canales y estrechos de la cuenca occidental mediterránea y del Golfo de México. Una vez que se han validado los resultados se ha demostrado además, la capacidad que tiene el modelo MEDiNA para simular la formación y la propagación de la masa de agua MOW (Mediterranean Overflow Water) y se ha conseguido demostrar que los modelos-z, como el modelo MEDiNA, son capaces de simular adecuadamente las corrientes de densidad, como por ejemplo la MOW (Dietrich et al., 2008). Por último se han aplicado dos herramientas estadísticas para el análisis de los resultados; la primera de ellas es la técnica estadística estándar, análisis de Componentes Principales, también denominada análisis de Funciones Ortogonales Empíricas (Empirical Orthogonal Function, EOF), y la segunda son las Redes Neuronales Auto-Organizativas (Self Organizing Maps, SOM). Se ha demostrado que tanto los EOF como las SOM, además de ser potentes herramientas estadísticas, son adecuadas para estudiar en este caso, las series temporales de variables oceanográficas obtenidas a partir del modelo MEDiNA, con el fin de obtener patrones de circulación, así como la relación de éstos con los patrones atmosféricos. / In this thesis, it has developed the MEDiNA model, which simulates three-dimensional ocean circulation in the North Atlantic and the Mediterranean Sea and results time series of salinity, temperature and component u, v and w of the velocity. By implementing this model it has generated 46 years of data that it has been validated by comparing with a climatology database (GDP), and by calculating the main transport in the narrow channels Western Mediterranean basin and the Gulf of Mexico. Once it has validated the results also demonstrated the ability of the Medina model to simulate the formation and spread of the water body MOW (Mediterranean Overflow Water) and has succeeded in demonstrating that the z-models, as MEDINA model, are able to adequately simulate density currents, such as the MOW (Dietrich et al., 2008). Finally, it has applied two statistical tools for analyzing the results, the first of these is the standard statistical technique, principal component analysis, also called Empirical Orthogonal Function analysis (Empirical Orthogonal Function, EOF) and the second is Self-Organizing Neural Networks (Self Organizing Maps, SOM). Its have been shown that both, SOM and EOF, as well as being powerful statistical tools are adequate to study in this case, the time series of oceanographic variables of the model obtained from Medina, to obtain ocean patterns and their relationship to atmospheric patterns.

El diseño de antenas para los nuevos sistemas de comunicaciones inalámbricas ha suscitado un creciente interés en los últimos años. El principal objetivo de esta Tesis Doctoral es la propuesta de un método general de diseño de antenas para sistemas de comunicaciones inalámbricas que proporcione una visión física del proceso de diseño. Para alcanzar este objetivo, se propone el uso de un método basado en la descomposición modal de la corriente en la superficie del cuerpo conductor. Los modos tienen la ventaja de proporcionar una visión más física del comportamiento radiante de la antena, así como información muy útil para la optimización de la geometría de la antena y para la selección del mecanismo óptimo de alimentación y su localización. En la Tesis se realizará una revisión de los diferentes métodos modales disponibles, así como de los parámetros más importantes a tratar cuando se trabaja con soluciones modales. Además, se investigará un método para obtener expresiones cerradas para las corrientes superficiales en objetos conductores planos abiertos. Como se verá, los objetos planos con formas canónicas se pueden interpretar en muchas ocasiones como deformaciones de objetos tridimensionales cuyas superficies coinciden con las de algunos de los sistemas de coordenadas curvilíneas. De esta forma, se obtendrán expresiones cerradas para los modos vectoriales en un disco conductor circular y una tira plana infinita. Estas funciones se propondrán como funciones base de dominio completo en problemas más complejos que incluyan este tipo de superficies planas. Los modos de corriente definidos a partir de las funciones de onda vectoriales son de naturaleza compleja, lo que dificulta en ocasiones su uso para el diseño de antenas. Por el contrario, la Teoría de los Modos Característicos proporciona una descomposición de la corriente total en la superficie de un cuerpo conductor de forma arbitraria en un conjunto de modos reales, cuyos diagramas de radiación son ortogonales / Antonino Daviu, E. (2008). Analysis and design of antennas for wireless communications using modal methods [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2188

There are two main subjects in this thesis: the first one deals with the numerical simulation of shallow water equations, the other one is the resolution of some problems in image processingThe first part of this dissertation is devoted to the shallow waters. We propose a combined scheme which uses the Marquina's double flux decomposition (extended to the non homogeneous case) when adjacent states are not close and a single decomposition otherwise. This combined scheme satisfies the exact C property. Furthermore, we propose a special treatment of the numerical scheme at dry zones.The second subject is the digital simulation of the Day for Night (or American Night in Europe). The proposed algorithm simulates a night image coming from a day image and considers some aspects of night perception. In order to simulate the loss of visual acuity we introduce a partial differential equation that simulates the spatial summation principle of the photoreceptors in the retina.The gap restoration (inpainting) on surfaces is the object of the third part. For that, we propose some geometrical approaches based on the mean curvature. Then, we also use two interpolation methods: the resolution of the Laplace equation, and an Absolutely Minimizing Lipschitz Extension (AMLE). Finally, we solve the restoration problem of satellite images. The variational problem that we propose manages to do irregular to regular sampling, denoising, deconvolution and zoom at the same time. / Los temas tratados en esta tesis son, por un lado, la simulación numérica de las ecuaciones de aguas someras ("shallow waters") y por otro, la resolución de algunos problemas de procesamiento de imágenes. En la primera parte de la tesis, dedicada a las aguas someras, proponemos un esquema combinado que usa la técnica de doble descomposición de flujos de Marquina (extendida al caso no homogéneo) cuando los dos estados adyacentes no están próximos y una única descomposición en caso contrario. El esquema combinado verifica la propiedad C exacta. Por otro lado, proponemos un tratamiento especial en las zonas secas.El segundo tema tratado es la simulación digital de la Noche Americana ("Day for Night"). El algoritmo propuesto simula una imagen nocturna a partir de una imagen diurna considerando varios aspectos de la percepción visual nocturna. Para simular la pérdida de agudeza visual se propone una ecuación en derivadas parciales que simula el principio de sumación espacial de los fotoreceptores situados en la retina.La restauración de agujeros ("inpainting") en superficies es objeto de la tercera parte. Para ello se proponen varios enfoques geométricos basados en la curvatura media. También se utilizan dos métodos de interpolación: la resolución de la ecuación de Laplace y el método AMLE (Absolutely Minimization Lipschitz Extension).Por último, tratamos la restauración de imágenes satelitales. El método propuesto consigue obtener una colección de muestras regulares a partir de un muestreo irregular, eliminando a la vez el ruido, deconvolucinando la imagen y haciendo un zoom.

El objetivo de esta memoria se centra en primer lugar en la modelización del comportamiento de enfermedades estacionales mediante sistemas de ecuaciones diferenciales y en el estudio de las propiedades dinámicas tales como positividad, periocidad, estabilidad de las soluciones analíticas y la construcción de esquemas numéricos para las aproximaciones de las soluciones numéricas de sistemas de ecuaciones diferenciales de primer orden no lineales, los cuales modelan el comportamiento de enfermedades infecciosas estacionales tales como la transmisión del virus Respiratory Syncytial Virus (RSV). Se generalizan dos modelos matemáticos de enfermedades estacionales y se demuestran que tiene soluciones periódicas usando un Teorema de Coincidencia de Jean Mawhin. Para corroborar los resultados analíticos, se desarrollan esquemas numéricos usando las técnicas de diferencias finitas no estándar desarrolladas por Ronald Michens y el método de la transformada diferencial, los cuales permiten reproducir el comportamiento dinámico de las soluciones analíticas, tales como positividad y periocidad. Finalmente, las simulaciones numéricas se realizan usando los esquemas implementados y parámetros deducidos de datos clínicos De La Región de Valencia de personas infectadas con el virus RSV. Se confrontan con las que arrojan los métodos de Euler, Runge Kutta y la rutina de ODE45 de Matlab, verificándose mejores aproximaciones para tamaños de paso mayor a los que usan normalmente estos esquemas tradicionales. / Arenas Tawil, AJ. (2009). Mathematical modelling of virus RSV: qualitative properties, numerical solutions and validation for the case of the region of Valencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8316

Tesis por compendio / [ES] La idea de seguir una secuencia de pasos para lograr un resultado deseado es inherente a la naturaleza humana: desde que empezamos a andar, siguiendo una receta de cocina o aprendiendo un nuevo juego de cartas. Desde la antigüedad se ha seguido este esquema para organizar leyes, corregir escritos, e incluso asignar diagnósticos. En matemáticas a esta forma de pensar se la denomina 'algoritmo'. Formalmente, un algoritmo es un conjunto de instrucciones definidas y no-ambiguas, ordenadas y finitas, que permite solucionar un problema. Desde pequeños nos enfrentamos a ellos cuando aprendemos a multiplicar o dividir, y a medida que crecemos, estas estructuras nos permiten resolver diferentes problemas cada vez más complejos: sistemas lineales, ecuaciones diferenciales, problemas de optimización, etcétera. Hay multitud de algoritmos que nos permiten hacer frente a este tipo de problemas, como métodos iterativos, donde encontramos el famoso Método de Newton para buscar raíces; algoritmos de búsqueda para localizar un elemento con ciertas propiedades en un conjunto mayor; o descomposiciones matriciales, como la descomposición LU para resolver sistemas lineales. Sin embargo, estos enfoques clásicos presentan limitaciones cuando se enfrentan a problemas de grandes dimensiones, problema que se conoce como `la maldición de la dimensionalidad'. El avance de la tecnología, el uso de redes sociales y, en general, los nuevos problemas que han aparecido con el desarrollo de la Inteligencia Artificial, ha puesto de manifiesto la necesidad de manejar grandes cantidades de datos, lo que requiere el diseño de nuevos mecanismos que permitan su manipulación. En la comunidad científica, este hecho ha despertado el interés por las estructuras tensoriales, ya que éstas permiten trabajar eficazmente con problemas de grandes dimensiones. Sin embargo, la mayoría de métodos clásicos no están pensados para ser empleados junto a estas operaciones, por lo que se requieren herramientas específicas que permitan su tratamiento, lo que motiva un proyecto como este. El presente trabajo se divide de la siguiente manera: tras revisar algunas definiciones necesarias para su comprensión, en el Capítulo 3, se desarrolla la teoría de una nueva descomposición tensorial para matrices cuadradas. A continuación, en el Capítulo 4, se muestra una aplicación de dicha descomposición a grafos regulares y redes de mundo pequeño. En el Capítulo 5, se plantea una implementación eficiente del algoritmo que proporciona la nueva descomposición matricial, y se estudian como aplicación algunas EDP de orden dos. Por último, en los Capítulos 6 y 7 se exponen unas breves conclusiones y se enumeran algunas de las referencias consultadas, respectivamente. / [CA] La idea de seguir una seqüència de passos per a aconseguir un resultat desitjat és inherent a la naturalesa humana: des que comencem a caminar, seguint una recepta de cuina o aprenent un nou joc de cartes. Des de l'antiguitat s'ha seguit aquest esquema per a organitzar lleis, corregir escrits, i fins i tot assignar diagnòstics. En matemàtiques a aquesta manera de pensar se la denomina algorisme. Formalment, un algorisme és un conjunt d'instruccions definides i no-ambigües, ordenades i finites, que permet solucionar un problema. Des de xicotets ens enfrontem a ells quan aprenem a multiplicar o dividir, i a mesura que creixem, aquestes estructures ens permeten resoldre diferents problemes cada vegada més complexos: sistemes lineals, equacions diferencials, problemes d'optimització, etcètera. Hi ha multitud d'algorismes que ens permeten fer front a aquesta mena de problemes, com a mètodes iteratius, on trobem el famós Mètode de Newton per a buscar arrels; algorismes de cerca per a localitzar un element amb unes certes propietats en un conjunt major; o descomposicions matricials, com la descomposició DL. per a resoldre sistemes lineals. No obstant això, aquests enfocaments clàssics presenten limitacions quan s'enfronten a problemes de grans dimensions, problema que es coneix com `la maledicció de la dimensionalitat'. L'avanç de la tecnologia, l'ús de xarxes socials i, en general, els nous problemes que han aparegut amb el desenvolupament de la Intel·ligència Artificial, ha posat de manifest la necessitat de manejar grans quantitats de dades, la qual cosa requereix el disseny de nous mecanismes que permeten la seua manipulació. En la comunitat científica, aquest fet ha despertat l'interés per les estructures tensorials, ja que aquestes permeten treballar eficaçment amb problemes de grans dimensions. No obstant això, la majoria de mètodes clàssics no estan pensats per a ser emprats al costat d'aquestes operacions, per la qual cosa es requereixen eines específiques que permeten el seu tractament, la qual cosa motiva un projecte com aquest. El present treball es divideix de la següent manera: després de revisar algunes definicions necessàries per a la seua comprensió, en el Capítol 3, es desenvolupa la teoria d'una nova descomposició tensorial per a matrius quadrades. A continuació, en el Capítol 4, es mostra una aplicació d'aquesta descomposició a grafs regulars i xarxes de món xicotet. En el Capítol 5, es planteja una implementació eficient de l'algorisme que proporciona la nova descomposició matricial, i s'estudien com a aplicació algunes EDP d'ordre dos. Finalment, en els Capítols 6 i 7 s'exposen unes breus conclusions i s'enumeren algunes de les referències consultades, respectivament. / [EN] The idea of following a sequence of steps to achieve a desired result is inherent in human nature: from the moment we start walking, following a cooking recipe or learning a new card game. Since ancient times, this scheme has been followed to organize laws, correct writings, and even assign diagnoses. In mathematics, this way of thinking is called an algorithm. Formally, an algorithm is a set of defined and unambiguous instructions, ordered and finite, that allows for solving a problem. From childhood, we face them when we learn to multiply or divide, and as we grow, these structures will enable us to solve different increasingly complex problems: linear systems, differential equations, optimization problems, etc. There is a multitude of algorithms that allow us to deal with this type of problem, such as iterative methods, where we find the famous Newton Method to find roots; search algorithms to locate an element with specific properties in a more extensive set; or matrix decompositions, such as the LU decomposition to solve some linear systems. However, these classical approaches have limitations when faced with large-dimensional problems, a problem known as the `curse of dimensionality'. The advancement of technology, the use of social networks and, in general, the new problems that have appeared with the development of Artificial Intelligence, have revealed the need to handle large amounts of data, which requires the design of new mechanisms that allow its manipulation. This fact has aroused interest in the scientific community in tensor structures since they allow us to work efficiently with large-dimensional problems. However, most of the classic methods are not designed to be used together with these operations, so specific tools are required to allow their treatment, which motivates work like this. This work is divided as follows: after reviewing some definitions necessary for its understanding, in Chapter 3, the theory of a new tensor decomposition for square matrices is developed. Next, Chapter 4 shows an application of said decomposition to regular graphs and small-world networks. In Chapter 5, an efficient implementation of the algorithm provided by the new matrix decomposition is proposed, and some order two PDEs are studied as an application. Finally, Chapters 6 and 7 present some brief conclusions and list some of the references consulted. / María Mora Jiménez acknowledges funding from grant (ACIF/2020/269) funded by the Generalitat Valenciana and the European Social Found / Mora Jiménez, M. (2023). Numerical approximations with tensor-based techniques for high-dimensional problems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202604 / Compendio