Ο αντικειμενικός σκοπός της διδακτορικής διατριβής αφορά τον σχεδιασμό και την ανάλυση επαναληπτικών μεθόδων για την αριθμητική επίλυση μεγάλων και αραιών γραμμικών συστημάτων. Συστήματα με αυτά τα χαρακτηριστικά προκύπτουν από τη διακριτοποίηση Μερικών Dιαφορικών Εξισώσεων. Μελετώνται δύο ειδικές κατηγορίες συστημάτων. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει συστήματα των οποίων ο πίνακας συντελεστών των αγνώστων είναι δικυκλικός ενώ ή δεύτερη περιέχει τα επαυξημένα (augmented) συστήματα. Στη διδακτορική διατριβή μελετάται αρχικά η σύγκλιση της Preconditioned Simultaneous Displacement (PSD) μεθόδου, όταν ο επαναληπτικός πίνακας Jacobi είναι ασθενά κυκλικός με τις ιδιοτιμές του να είναι είτε όλες πραγματικές ¨πραγματική περίπτωση¨ είτε όλες Φανταστικές ¨φανταστική περίπτωση¨ και αποδεικνύεται ότι η ταχύτητα σύγκλισής της είναι μεγαλύτερη από εκείνη της SSOR μεθόδου. Ειδικά στη ¨φανταστική περίπτωση¨ η σύγκλισή της βελτιώνεται κατά μια τάξη μεγέθους. Σε μια προσπάθεια περαιτέρω αύξησης της ταχύτητας σύγκλισης της PSD μεθόδου, εισήχθησαν περισσότερες παράμετροι. Η νέα μέθοδος που δημιουργήθηκε ονομάστηκε Modified PSD (MPSD). Κάτω από τις ίδιες υποθέσεις μελετήθηκε η σύγκλιση της MPSD μεθόδου. Το κύριο αποτέλεσμα της ανάλυσης αυτής είναι ότι η MPSD μέθοδος καθίσταται ισοδύναμη με την Modified SOR (MSOR) μέθοδο για τις βέλτιστες τιμές των παραμέτρων τους. Επίσης, μελετάται η ανάλυση σύγκλισης των Generalized Modified Extrapolated SOR (GMESOR) και Generalized Modified Preconditioned Simultaneous Displacement (GMPSD) μεθόδων για την αριθμητική επίλυση επαυξημένων γραμμικών συστημάτων. Το κύριο αποτέλεσμα της ανάλυσης αυτής είναι ότι οι ανωτέρω μέθοδοι έχουν την ίδια ταχύτητα σύγκλισης και μικρότερη πολυπλοκότητα από την Preconditioned Conjugate Gradient (PCG) μέθοδο. Το τελευταίο αυτό αποτέλεσμα είναι σημαντικό διότι αποδεικνύει ότι η εισαγωγή παραμέτρων σε μια επαναληπτική μέθοδο επιφέρει την ίδια αύξηση της ταχύτητας σύγκλισης με την Conjugate Gradient (CG) μέθοδο, η οποία ανήκει στην κατηγορία των μεθόδων Krylov.