插值法

插值法

一般指插值(离散数学名词)
插值法又称“内插法”,是利用函数f(x)在某区间中插入若干点的函数值,作出适当的特定函数,在这些点上取已知值,在区间的其他点上用这特定函数的值作为函数f(x)的近似值,这种方法称为插值法。如果这特定函数是多项式,就称它为插值多项式。[1]
    中文名:插值法 外文名: 所属学科: 类型:概念 类别:定律 别称:内插法

分段插值

插值多项式余项公式说明插值节点越多,误差越小,函数逐近越好,但后来人们发现,事实并非如此,例如:取被插函数,在[-5,5]上的n+1个等距节点:

计算出f(xk)后得到Lagrange插值多项式Ln(x),考虑[-5,5]上的一点x=5-5/n,分别取n=2,6,10,14,18计算f(x),Ln(x)及对应的误差Rn(x)。

随节点个数n的增加,误差lRn(x)l不但没减小,反而不断的增大.这个例子最早是由Runge研究,后来人们把这种节点加密但误差增大的现象称为Runge现象.出现Runge现象的原因主要是当节点n较大时,对应的是高次插值多项式。

此差得积累"淹没"了增加节点减少的精度.Runge现象否定了用高次插值公式提高逼近精度的想法,本节的分段插值就是克服Runge现象引入的一种插值方法.

分段多项式插值的定义为

定义2:a=x0

如果函数Φ(x)满足条件

Φ(x)在[a,b]上连续

Φ(xr)=yR,R=0,1,…,n

Φ(x)zai每个小区间[xR,xR+1]是m次多项式,

R=0,1,…,n-1则称Φ(x)为f(x)在[a,b]上的分段m次插值多项式

实用中,常用次数不超过5的底次分段插值多项式,本节只介绍分段线性插值和分段三次Hermite插值,其中分段三次Hermite插值还额外要求分段插值函数Φ(x)

在节点上与被插值函数f(x)有相同的导数值,即

基本思想将被插值函数f〔x〕的插值节点由小到大排序,然后每对相邻的两个节点为端点的区间上用m次多项式去近似f〔x〕.

插值法原理

数学内插法即“直线插入法”。其原理是,若A(i1,b1),B(i2,b2)为两点,则点P(i,b)在上述两点确定的直线上。而工程上常用的为i在i1,i2之间,从而P在点A、B之间,故称“直线内插法”。n

数学内插法说明点P反映的变量遵循直线AB反映的线性关系。n

上述公式易得。A、B、P三点共线,则nn(b-b1)/(i-i1)=(b2-b1)/(i2-i1)=直线斜率,变换即得所求。n

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