Proyecto de Métodos Numéricos

Factorización LU

Método directo con variantes Doolittle, Crout y Cholesky.

Contexto general del tema

Balance de carga en microservicios mediante métodos numéricos es el eje central de este proyecto. El propósito del sitio es representar cómo se reparte el tráfico entre tres servicios principales de una arquitectura distribuida: autenticación, catálogo y pagos. Cada variable del sistema lineal representa la carga efectiva de uno de esos microservicios, mientras que la matriz de coeficientes expresa el nivel de dependencia, acoplamiento y transferencia de solicitudes entre ellos. A través de esta formulación matemática se puede estudiar si el sistema es estable, si soporta escenarios de alta presión y si presenta problemas de condicionamiento que compliquen la obtención de una solución confiable.

Desde el punto de vista de ingeniería de sistemas, este modelo no solo resuelve ecuaciones: también permite interpretar saturación, rendimiento, sensibilidad numérica y eficiencia computacional. En un caso ideal, los servicios están bien balanceados; en un caso bajo estrés, las llamadas internas y la magnitud de la carga crecen notablemente; y en un caso mal condicionado, dos componentes se vuelven tan parecidos que distinguir sus efectos resulta difícil. Dentro de ese marco, la página actual se centra en Factorización LU. La factorización LU se usa como punto de partida del análisis porque permite resolver el sistema de forma directa y obtener una referencia precisa para comparar el resto de métodos.

Contexto del método

La factorización LU se usa cuando se desea resolver un sistema lineal de manera directa, separando la matriz original en factores triangulares que simplifican el cálculo. En el contexto del balance de carga en microservicios, este método sirve como referencia exacta para validar el comportamiento de los métodos iterativos. Además, al trabajar con tres variantes, permite mostrar cómo cambia la descomposición sin alterar la solución final del sistema. Doolittle concentra la diagonal unitaria en L, Crout la ubica en U y Cholesky aprovecha la simetría y definición positiva del sistema cuando esa propiedad se cumple. En términos prácticos, esta página no solo resuelve el sistema, sino que también muestra visualmente cómo se descompone la matriz A en estructuras más manejables.

Variables del sistema:
x1 = carga del microservicio de autenticación
x2 = carga del microservicio de catálogo
x3 = carga del microservicio de pagos

Interpretación de b: demanda neta que debe equilibrarse en cada servicio.
Factorización LU

Ilustración conceptual de la descomposición de la matriz A en factores triangulares.

Caso seleccionado y ecuaciones

Caso ideal

Matriz y vector editables

Puedes dejar los valores por defecto del caso o cambiarlos manualmente antes de resolver.



Gráfico 1

Gráfico 2

Resultados

Análisis general del método LU:

Conclusión general:

Conclusión comparativa entre Doolittle, Crout y Cholesky:

Conclusión aplicada al problema de balance de carga en microservicios: