El problema de la complementariedad no lineal

Teoría, aplicaciones y nuevos algoritmos para su solución


Libro impreso
COP $35,000

El Problema de Complementariedad No Lineal, que en algunos contextos es sinónimo de sistema en equilibrio, ha despertado el interés de muchos investigadores por sus numerosas aplicaciones en Ciencias, Ingeniería y Economía. Los desarrollos teóricos sobre este problema abrieron un camino muy promisorio para nuevas investigaciones y para el diseño de métodos computacionales para su solución; en particular, la técnica llamada de reformulación ha sido muy popular, sobre todo en las dos últimas décadas.

  

Motivados por la importancia de este problema y la necesidad de nuevos algoritmos para su solución, hemos propuesto métodos tipo cuasi Newton tanto locales como globales que han resultado competitivos frente a los de tipo Newton, tradicionalmente usados con el mismo fin. Además, hemos realizado su análisis de convergencia y un estudio numérico de su desempeño.

  

Reunimos los principales resultados de nuestra investigación en este libro que esperamos sirva de motivación a estudiantes e investigadores que quieran introducirse en el tema.

  

Distribuimos su contenido en siete capítulos: el primero introduce el problema, su importancia y la técnica de reformulación. El segundo, establece condiciones de existencia y unicidad de soluciones. El tercero, analiza teóricamente una familia uniparamétrica de 'funciones que juega un papel fundamental en la reformulación del problema. El cuarto, reformula el problema como un sistema de ecuaciones no lineales. El quinto, presenta cuatro aplicaciones de complementarie-dad no lineal. El sexto y séptimo, el corazón de nuestros aportes, contienen los algoritmos cuasi Newton propuestos: sus resultados de convergencia tanto local como global y sus pruebas numéricas.

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Autor

Rosana Pérez Mera

Identificadores:
Tipo ID Valor ID
ORCID https://orcid.org/0000-0003-0279-8522





Autor

Favián Enrique Arenas A.

Identificadores:
Tipo ID Valor ID
ORCID https://orcid.org/0000-0002-7781-7559





Autor

Héctor Jairo Martínez R.

Identificadores:
Tipo ID Valor ID
ORCID https://orcid.org/0000-0001-9747-0671





Autor

Carlos Andrés Arias T.

Identificadores:
Tipo ID Valor ID
ORCID https://orcid.org/0000-0002-4557-1806


CONTENIDO

1. El problema de complementariedad no lineal . . . . . . . . .15

1.1. Tipos de complementariedad . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.2. Reformulación del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

1.3. Breve reseña histórica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

1.4. Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2. Existencia de soluciones 29

2.1. Dos casos particulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2.2. Caso general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.3. Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

3. Familia de funciones de complementariedad . . . . . . . . . . . . . 41

3.1. Una familia bien definida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3.2. La función y algunas propiedades . . . . . . . . . . . . 43

3.3. Algunas propiedades de la familia  . . . . . . . . . . . . 47

3.4. Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

4. Reformulación del problema 53

4.1. Reformulación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

4.2. Construcción de un subconjunto de matrices en . . .. . 54

4.3. Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

5. Aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . 63

5.1. Problema de equilibrio de tráfico . . . . . . . . . . . . . . . 63

5.2. Problema de obstáculo con frontera libre . . . . . . . . . . . 65

5.3. Problema de contacto entre cuerpos rígidos . . . . . . . . . 68

5.4. Problema de valor de capital invariante . . . . . . . . . . . 71

5.5. Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

6. Algoritmo local, convergencia y pruebas numéricas 77

6.1. Algoritmo cuasi-Newton local . . . . . . . . . . . . . . . . 78

6.2. Resultados de convergencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

6.3. Métodos secantes de cambio mínimo . . . . . . . . . . . . . 87

6.4. Resultados adicionales de convergencia . . . . . . . . . . . 91

6.5. Pruebas numéricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

6.6. Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

7. Algoritmo global, convergencia y pruebas numéricas . . . . . . . . . . . . .105

7.1. Algoritmo cuasi-Newton global . . . . . . . . . . . . . . . . 109

7.2. Resultados de convergencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

7.3. Pruebas Numéricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

7.4. Búsqueda lineal no monótona . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

7.5. Ejercicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Índice alfabético . . . . . . . . . . . . . . . . . .135


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