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插值

2020-10-16
出处:族谱网
作者:阿族小谱
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定义给定n{displaystylen}个离散数据点(称为节点)(xk,yk){displaystyle(x_{k},y_{k})},k=1,2,...,n{displaystylek=1,2,

定义

给定n{\displaystyle n}个离散数据点(称为节点)(xk,yk){\displaystyle (x_{k},y_{k})},k=1,2,...,n{\displaystyle k=1,2,...,n}。对于x,(x≠ ≠ -->xk,k=1,2,...n){\displaystyle x,(x\neq x_{k},k=1,2,...n)},求x{\displaystyle x}所对应的y{\displaystyle y}的值称为内插。

f(x){\displaystyle f(x)}为定义在区间[a,b]{\displaystyle [a,b]}上的函数。x1,x2,x3...xn{\displaystyle x_{1},x_{2},x_{3}...x_{n}}为[a,b]{\displaystyle [a,b]}上n个互不相同的点,G{\displaystyle G}为给定的某一函数类。若G{\displaystyle G}上有函数g(x){\displaystyle g(x)}满足:

则称g(x){\displaystyle g(x)}为f(x){\displaystyle f(x)}关于节点x1,x2,x3...xn{\displaystyle x_{1},x_{2},x_{3}...x_{n}}在G{\displaystyle G}上的插值函数。

方法

线性插值

多项式插值

样条曲线内插

三角内插(三角内插法)

有理内插

小波内插

公式

本章内容参考了《数学手册》。

牛顿第一内插公式(牛顿向前内插公式)

牛顿第二内插公式(牛顿向后内插公式)

斯特林内插公式

贝塞耳内插公式

拉格朗日内插多项式

三次样条内插公式

埃尔米特内插公式(Hermite)

二元内插公式

一元三点内插公式

参见

数值分析

拟合

样条


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应用多项式可以根据少数给定的数据点来逼近复杂的曲线,如字体排印学中的文字。一个相关的应用是估计自然对数和三角函数的值:选择几个已知的数据点、构建一个查找表、然后在这些数据点之间进行插值。这样可以得到非常快速的计算。另外多项式插值也是数值积分和数值常微分方程中算法的基础。多项式插值在sub-quadratic乘法以及平方运算中也很关键。例如,有a=f(x)=a0x+a1x+...以及b=g(x)=b0x+b1x+...那么乘积ab等于W(x)=f(x)g(x)。基于这些点的插值将得到W(x)以及乘积ab。对于Karatsuba乘法来说,这项技术的速度要比普通数目输入的二次乘法速度要快,尤其是在用并行的硬件实现的时候更是这样。定义给定一组n+1个数据点(xi,yi),其中任意两个xi都不相同,需要找到一个满足的不大于n阶的p阶多项式。唯一性定理表明存在一个并且仅有一个这样的p阶多项式。用更加复...
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