[ES] La resolución de ecuaciones y sistemas no lineales es un tema de gran interés teórico-práctico, pues muchos modelos matemáticos de la ciencia o de la industria se expresan mediante sistemas no lineales o ecuaciones diferenciales o integrales que, mediante técnicas de discretización, dan lugar a dichos sistemas. Dado que generalmente es difícil, si no imposible, resolver analíticamente las ecuaciones no lineales, la herramienta más extendida son los métodos iterativos, que tratan de obtener aproximaciones cada vez más precisas de las soluciones partiendo de determinadas estimaciones iniciales. Existe una variada literatura sobre los métodos iterativos para resolver ecuaciones y sistemas, que abarca conceptos como, eficiencia, optimalidad, estabilidad, entre otros importantes temas. En este estudio obtenemos nuevos métodos iterativos que mejoran algunos conocidos en términos de orden o eficiencia, es decir que obtienen mejores aproximaciones con menor coste computacional. La convergencia de los métodos iterativos suele estudiarse desde el punto de vista local. Esto significa que se obtienen resultados de convergencia imponiendo condiciones a la ecuación en un entorno de la solución. Obviamente, estos resultados no son aplicables si no la conocemos. Otro punto de vista, que abordamos en este trabajo, es el estudio semilocal que, imponiendo condiciones en un entorno de la estimación inicial, proporciona un entorno de dicho punto que contiene la solución y garantiza la convergencia del método iterativo a la misma. Finalmente, desde un punto de vista global, estudiamos el comportamiento de los métodos iterativos en función de la estimación inicial, mediante el estudio de la dinámica de las funciones racionales asociadas a estos métodos. La presente memoria recoge los resultados de varios artículos de nuestra autoría, en los que se tratan distintos aspectos de la materia, como son, las peculiaridades de la convergencia en el caso de raíces múltiples, la posibilidad de aumentar el orden de un método óptimo de orden cuatro a orden ocho, manteniendo la optimalidad en el caso de raíces múltiples, el estudio de la convergencia semilocal en un método de alto orden, así como el comportamiento dinámico de algunos métodos iterativos. / [CA] La resolució d'equacions i sistemes no lineals és un tema de gran interés teoricopràctic, perquè molts models matemàtics de la ciència o de la indústria s'expressen mitjançant sistemes no lineals o equacions diferencials o integrals que, mitjançant tècniques de discretizació, donen lloc a aquests sistemes. Atés que generalment és difícil, si no impossible, resoldre analíticament les equacions no lineals, l'eina més estesa són els mètodes iteratius, que tracten d'obtindre aproximacions cada vegada més precises de les solucions partint de determinades estimacions inicials. Existeix una variada literatura sobre els mètodes iteratius per a resoldre equacions i sistemes, que abasta conceptes com ordre d'aproximació, eficiència, optimalitat, estabilitat, entre altres importants temes. En aquest estudi obtenim nous mètodes iteratius que milloren alguns coneguts en termes d'ordre o eficiència, és a dir que obtenen millors aproximacions amb menor cost computacional. La convergència dels mètodes iteratius sol estudiar-se des del punt de vista local. Això significa que s'obtenen resultats de convergència imposant condicions a l'equació en un entorn de la solució. Òbviament, aquests resultats no són aplicables si no la coneixem. Un altre punt de vista, que abordem en aquest treball, és l'estudi semilocal que, imposant condicions en un entorn de l'estimació inicial, proporciona un entorn d'aquest punt que conté la solució i garanteix la convergència del mètode iteratiu a aquesta. Finalment, des d'un punt de vista global, estudiem el comportament dels mètodes iteratius en funció de l'estimació inicial, mitjançant l'estudi de la dinàmica de les funcions racionals associades a aquests mètodes. La present memòria recull els resultats de diversos articles de la nostra autoria, en els quals es tracten diferents aspectes de la matèria, com són, les peculiaritats de la convergència en el cas d'arrels múltiples, la possibilitat d'augmentar l'ordre d'un mètode òptim d'ordre quatre a ordre huit, mantenint l'optimalitat en el cas d'arrels múltiples, l'estudi de la convergència semilocal en un mètode d'alt ordre, així com el comportament dinàmic d'alguns mètodes iteratius. / [EN] The resolution of nonlinear equations and systems is a subject of great theoretical and practical interest, since many mathematical models in science or industry are expressed through nonlinear systems or differential or integral equations that, by means of discretization techniques, give rise to such systems. Since it is generally difficult, if not impossible, to solve nonlinear equations analytically, the most widely used tool is iterative methods, which try to obtain increasingly precise approximations of the solutions based on certain initial estimates. There is a varied literature on iterative methods for solving equations and systems, which covers concepts of order of approximation, efficiency, optimality, stability, among other important topics. In this study we obtain new iterative methods that improve some known ones in terms of order or efficiency, that is, they obtain better approximations with lower computational cost. The convergence of iterative methods is usually studied locally. This means that convergence results are obtained by imposing conditions on the equation in a neighbourhood of the solution. Obviously, these results are not applicable if we do not know it. Another point of view, which we address in this work, is the semilocal study that, by imposing conditions in a neighbourhood of the initial estimation, provides an environment of this point that contains the solution and guarantees the convergence of the iterative method to it. Finally, from a global point of view, we study the behaviour of iterative methods as a function of the initial estimation, by studying the dynamics of the rational functions associated with these methods. This report collects the results of several articles of our authorship, in which different aspects of the matter are dealt with, such as the peculiarities of convergence in the case of multiple roots, the possibility of increasing the order of an optimal method from order four to order eight, maintaining optimality in the case of multiple roots, the study of semilocal convergence in a high-order method, as well as the dynamic behaviour of some iterative methods. / Cevallos Alarcón, FA. (2023). Métodos iterativos para la resolución de problemas aplicados transformados a sistemas no lineales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/193495

Tesis por compendio / [ES] La resolución de ecuaciones y sistemas de ecuaciones no lineales es fundamental en muchas disciplinas científicas y de ingeniería, incluyendo la física, la química, la biología, la economía y la informática. Los métodos numéricos son cruciales para resolver estas ecuaciones debido a su complejidad, que a menudo resulta en múltiples soluciones o en la ausencia de ellas, lo que hace que los métodos analíticos tradicionales sean inadecuados. Esta investigación se centra en el desarrollo y análisis de nuevos esquemas iterativos para resolver ecuaciones y sistemas de ecuaciones no lineales, enfatizando la convergencia, la estabilidad y la eficiencia computacional. Como parte de esta investigación se publicaron tres artículos clave. El primer artículo introduce una novedosa familia de métodos iterativos de dos pasos derivada de un esquema de Newton amortiguado, que incluye un paso adicional de Newton con una función de peso y una derivada "congelada". Esta familia, inicialmente una clase de cuatro parámetros con convergencia de primer orden, se convierte en una familia de un solo parámetro con convergencia de tercer orden, que además muestra una estabilidad y eficiencia excepcionales, validadas mediante pruebas numéricas. El segundo artículo presenta un nuevo método iterativo de tres pasos, inicialmente una familia de tres parámetros de cuarto orden que acelera a una familia de un solo parámetro de sexto orden. La convergencia, la dinámica compleja y el comportamiento numérico de este método son estudiados a fondo, identificando miembros estables adecuados para problemas prácticos. El tercer artículo extiende la familia de sexto orden a sistemas de ecuaciones no lineales, creando un esquema de un solo parámetro altamente eficiente. Los análisis dinámicos y numéricos confirman la convergencia, estabilidad y aplicabilidad de esta familia extendida para problemas de gran escala. La investigación tiene como objetivo superar las limitaciones de algunos métodos existentes, ofreciendo soluciones robustas y eficientes para ecuaciones y sistemas no lineales. El documento está estructurado para cubrir el desarrollo, análisis y validación de estos métodos, proporcionando recomendaciones específicas para su aplicación práctica en varios dominios científicos y de ingeniería. / [CA] La resolució d'equacions i sistemes d'equacions no lineals és fonamental en moltes disciplines científiques i d'enginyeria, incloent la física, la química, la biologia, l'economia i la informàtica. Els mètodes numèrics són crucials per a resoldre aquestes equacions a causa de la seua complexitat, que sovint resulta en múltiples solucions o en l'absència d'elles, la qual cosa fa que els mètodes analítics tradicionals siguen inadequats. Aquesta investigació se centra en el desenvolupament i anàlisi de nous esquemes iteratius per a resoldre equacions i sistemes d'equacions no lineals, emfatitzant la convergència, l'estabilitat i l'eficiència computacional. Com a part d'aquesta investigació es van publicar tres articles clau. El primer article introdueix una nova família de mètodes iteratius de dos passos derivada d'un esquema de Newton esmorteït, que inclou un pas addicional de Newton amb una funció de pes i una derivada "congelada". Aquesta família, inicialment una classe de quatre paràmetres amb convergència de primer ordre, es converteix en una família d'un sol paràmetre amb convergència de tercer ordre, que a més mostra una estabilitat i eficiència excepcionals, validats mitjançant proves numèriques. El segon article presenta un nou mètode iteratiu de tres passos, inicialment una família de tres paràmetres de quart ordre que accelera a una família d'un sol paràmetre de sisè ordre. La convergència, la dinàmica complexa i el comportament numèric d'aquest mètode són estudiats a fons, identificant membres estables adequats per a problemes pràctics. El tercer article amplia la família de sisè ordre a sistemes d'equacions no lineals, creant un esquema d'un sol paràmetre altament eficient. Els anàlisis dinàmics i numèrics confirmen la convergència, estabilitat i aplicabilitat d'aquesta família ampliada per a problemes de gran escala. La investigació té com a objectiu superar les limitacions d'alguns mètodes existents, oferint solucions robustes i eficients per a equacions i sistemes no lineals. El document està estructurat per a cobrir el desenvolupament, anàlisi i validació d'aquests mètodes, proporcionant recomanacions específiques per a la seua aplicació pràctica en diversos dominis científics i d'enginyeria. / [EN] The resolution of non-linear equations and systems is fundamental in various scientific and engineering fields, including physics, chemistry, biology, economics, and computer science. Numerical methods are crucial for solving these equations due to their complexity, which often results in multiple or no solutions, rendering traditional analytical methods inadequate. This research focuses on developing and analyzing new iterative schemes for solving non-linear equations and systems, emphasizing convergence, stability, and computational efficiency. Three key papers were published as part of this research. The first paper introduces a novel family of two-step iterative methods derived from a damped Newton scheme, which includes an additional Newton step with a weight function and a "frozen" derivative. This family, initially a four-parameter class with first-order convergence, becomes a single-parameter family with third-order convergence, which also exhibits exceptional stability and efficiency, validated through numerical tests. The second paper presents a new three-step iterative method, initially a three-parameter fourth-order family, which accelerates to a single-parameter sixth-order family. This method's convergence, complex dynamics, and numerical behavior are thoroughly studied, identifying stable members suitable for practical problems. The third paper extends the sixth-order family to systems of non-linear equations, creating a highly efficient single-parameter family. Dynamic and numerical analyses confirm the convergence, stability, and applicability of this extended family for large-scale problems. The research aims to overcome the limitations of some existing methods, offering robust and efficient solutions for non-linear equations and systems. The document is structured to cover the development, analysis, and validation of these methods, providing specific recommendations for their practical application in various scientific and engineering domains. / Moscoso Martínez, ME. (2024). Efficient Numerical Methods for Solving Nonlinear Problems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/212946 / Compendio