数值分析-5[1].1 Lagrange Interpolation

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数值分析实验报告

数值分析实验报告

实验2.1 多项式插值的振荡现象实验目的:在一个固定的区间上用插值逼近一个函数,显然Lagrange 插值中使用的节点越多,插值多项式的次数就越高。

我们自然关心插值多项式的次数增加时,Ln(x)是否也更加靠近被逼近的函数。

Runge 给出的一个例子是极著名并富有启发性的。

实验容:设区间[-1,1]上函数 f(x)=1/(1+25x 2)。

考虑区间[-1,1]的一个等距划分,分点为 x i = -1 + 2i/n ,i=0,1,2,…,n ,则拉格朗日插值多项式为201()()125nn i i i L x l x x ==+∑. 其中,l i (x),i=0,1,2,…,n 是n 次Lagrange 插值基函数。

实验步骤与结果分析:实验源程序function Chap2Interpolation% 数值实验二:“实验2.1:多项式插值的震荡现象”% 输入:函数式选择,插值结点数% 输出:拟合函数及原函数的图形promps = {'请选择实验函数,若选f(x),请输入f,若选h(x),请输入h,若选g(x),请输入g:'};titles = 'charpt_2';result = inputdlg(promps,'charpt 2',1,{'f'});Nb_f = char(result);if(Nb_f ~= 'f' & Nb_f ~= 'h' & Nb_f ~= 'g')errordlg('实验函数选择错误!');return;endresult = inputdlg({'请输入插值结点数N:'},'charpt_2',1,{'10'});Nd = str2num(char(result));if(Nd <1)errordlg('结点输入错误!');return;endswitch Nb_fcase 'f'f=inline('1./(1+25*x.^2)'); a = -1;b = 1;case 'h'f=inline('x./(1+x.^4)'); a = -5; b = 5;case 'g'f=inline('atan(x)'); a = -5; b= 5;endx0 = linspace(a, b, Nd+1); y0 = feval(f, x0);x = a:0.1:b; y = Lagrange(x0, y0, x);fplot(f, [a b], 'co');hold on;plot(x, y, 'b--');xlabel('x'); ylabel('y = f(x) o and y = Ln(x)--');%--------------------------------------------------------------------function y=Lagrange(x0, y0, x);n= length(x0); m=length(x);for i=1:mz=x(i);s=0.0;for k=1:np=1.0;for j=1:nif(j ~= k)p = p*(z - x0(j))/(x0(k) - x0(j));endends = s + p*y0(k);endy(i) = s;end实验结果分析(1)增大分点n=2,3,…时,拉格朗日插值函数曲线如图所示。

lagrange插值定理在高等代数中的不同解读

lagrange插值定理在高等代数中的不同解读

Lagrange插值定理在数学中有着重要的地位,特别是在高等代数中起着至关重要的作用。

它可以用来解决复杂的多项式函数的插值问题,为我们理解和应用数学领域的知识提供了有力的工具。

在不同的学术领域,人们对于Lagrange插值定理有着不同的解读,从而衍生出不同的应用和研究方向。

本文将从几个不同的角度来探讨Lagrange插值定理在高等代数中的不同解读。

一、数学领域中的Lagrange插值定理解读Lagrange插值定理最基本的形式可以描述为:给定一个次数为n的多项式函数,通过n+1个互异的插值点,可以确定该多项式函数的系数,并进而插值计算出其他点的函数值。

从数学的角度来看,Lagrange插值定理是关于多项式插值的一个重要定理。

1. 从数学原理角度解读从数学原理角度来看,Lagrange插值定理是建立在对多项式插值理论的深入研究之上的。

它涉及到多项式插值的基本概念和方法,通过对于插值点的选取和多项式函数的构造来实现对未知函数值的估计。

在数学原理角度下,人们可以进一步研究多项式插值的稳定性、误差估计和收敛性等问题,从而深化对Lagrange插值定理的理解,并且将其应用于更广泛的数学领域。

2. 从数值计算角度解读与数学原理角度不同,Lagrange插值定理也可以从数值计算的角度来解读。

在数值计算中,我们常常需要利用已知的数据点来估计未知函数值,在这种情况下,Lagrange插值定理就可以发挥出极大的作用。

通过构造插值多项式,我们可以利用插值多项式来进行数值计算,从而得到我们所需要的结果。

从数值计算的角度来看,Lagrange插值定理是一个非常实用的工具和方法。

二、Lagrange插值定理在高等代数中的应用除了在数学领域中有着重要的理论意义之外,Lagrange插值定理在高等代数中还有着广泛的应用。

在高等代数课程中,Lagrange插值定理不仅可以帮助学生更深入地理解多项式插值的原理,还可以通过实际案例来展示插值多项式的具体应用。

数值分析(英语版)常见英语翻译

数值分析(英语版)常见英语翻译

absolute error绝对误差,relative error and significant digits 相对误差和有效数字(n-digit)accurate to 5 decimal places精确到5位小数degree accuracy准确度Newton-Raphson formula牛顿-拉夫森公式Root根sum of和Newton-cotes牛顿—柯特斯Coefficients系数Convergence集合sufficient and necessary condition充分必要条件iterative formula迭代公式fixed point bisection method固定点的二分法fixed point iteration固定点迭代法integration积分法linear system线性方程组triangular factorization三角分解Gauss-Seidel iteration高斯-赛德尔迭代Gaussian elimination高斯消去法,高斯消元;Jacobi method雅可比法the clamped cubic spline夹紧的三次样条the first derivative一阶导数curve fitting曲线拟合the least-squares line coefficient最小二乘线系数function函数Polynomial多项式node结点of degree n度degree of precision精密度interpolation插值approximate逼近,近似error term误差项tend to倾向于cubic spline Taylor interpolation三次样条函数的泰勒插值Hermite interpolation埃尔米特插值high-degree polynomials高阶多项式quadrature formula求积分公式constant Simpson’s rule常数辛普森规则Trapezoidal’s rule composite Simpson rule 组合梯形公式和辛普森公式Integral积分the initial value problem初始值问题Euler’s method欧拉方法spectral radius谱半径norm interval规范区间Chebyshev polynomial切比雪夫多项式strengths and weaknesses长处和短处definite integral定积分quadratic Lagrange interpolation二次拉格朗日插值divided-difference table 差分表compute计算三角分解插值切比雪夫三次样条代数精度Gauss_Seidel, Jocabi, Euler,插值型求积公式。

数值分析中常用数学词汇英中文对照翻译.

数值分析中常用数学词汇英中文对照翻译.

数值分析中常用数学词汇英中文对照abbreviation 简写符号;简写absolute error 绝对误差absolute value 绝对值accelerate 加速accumulation 累积accuracy 准确度act on 施于action 作用; 作用力add 加addition 加法addition formula 加法公式addition law 加法定律additive property 可加性adjoint matrix 伴随矩阵algebra 代数algebraic 代数的algebraic equation 代数方程algebraic expression 代数式algebraic fraction 代数分式;代数分数式algebraic inequality 代数不等式algebraic number 代数数algebraic operation 代数运算algorithm 算法系统; 规则系统alternating series 交错级数alternative hypothesis 择一假设; 备择假设; 另一假设analysis 分析;解析angle 角anti-clockwise direction 逆时针方向;返时针方向anti-derivative 反导数; 反微商anti-logarithm 逆对数;反对数anti-symmetric 反对称approach 接近;趋近approximate value 近似值approximation 近似;略计;逼近Arabic system 阿刺伯数字系统arbitrary 任意arbitrary constant 任意常数arc 弧arc-cosine function 反余弦函数arc-sin function 反正弦函数arc-tangent function 反正切函数area 面积argument (1论证; (2辐角argument of a function 函数的自变量arithmetic 算术array 数组; 数组ascending order 递升序ascending powers of X X 的升幂assumption 假定;假设asymmetrical 非对称asymptote 渐近augmented matrix 增广矩阵average 平均;平均数;平均值axiom 公理back substitution 回代base (1底;(2基;基数basis 基belong to 属于bias 偏差;偏倚billion 十亿binary number 二进数binary operation 二元运算binary system 二进制binomial 二项式bisection method 分半法;分半方法boundary condition 边界条件boundary line 界(线;边界bounded 有界的bounded above 有上界的;上有界的bounded below 有下界的;下有界的bounded function 有界函数bounded sequence 有界序列brace 大括号bracket 括号breadth 阔度calculation 计算calculator 计算器;计算器calculus (1 微积分学; (2 演算cancel 消法;相消Cartesian coordinates 笛卡儿坐标category 类型;范畴centre 中心;心chain rule 链式法则chance 机会change of base 基的变换change of variable 换元;变量的换characteristic equation 特征(征方程characteristic function 特征(征函数characteristic root 特征(征根chart 图;图表check digit 检验数位checking 验算circle 圆classification 分类clockwise direction 顺时针方向clockwise moment 顺时针力矩closed convex region 闭凸区域closed interval 闭区间coefficient 系数cofactor 余因子; 余因式coincide 迭合;重合collection of terms 并项collinear 共线collinear planes 共线面column (1列;纵行;(2 柱column matrix 列矩阵column vector 列向量combination 组合common denominator 同分母;公分母common difference 公差common divisor 公约数;公约common factor 公因子;公因子common multiple 公位数;公倍comparable 可比较的complement 余;补余completing the square 配方complex number 复数complex number plane 复数平面complex root 复数根component 分量composite function 复合函数; 合成函数computation 计算computer 计算机;电子计算器concept 概念conclusion 结论condition 条件conditional 条件句;条件式conjugate 共轭constant 常数constant of integration 积分常数constraint 约束;约束条件continuity 连续性continuous function 连续函数contradiction 矛盾converge 收敛convergence 收敛性convergent 收敛的convergent iteration 收敛的迭代convergent sequence 收敛序列convergent series 收敛级数convex 凸convexity 凸性coordinate 坐标corollary 系定理; 系; 推论correspondence 对应counter clockwise direction 逆时针方向;返时针方向counter example 反例counting 数数;计数criterion 准则critical point 临界点critical region 临界域cirtical value 临界值cube 正方体;立方;立方体cubic 三次方;立方;三次(的 cubic equation 三次方程cubic roots of unity 单位的立方根cumulative 累积的curve 曲线decimal 小数decimal place 小数位decimal point 小数点decimal system 十进制definite integral 定积分definition 定义degree (1 度; (2 次degree of a polynomial 多项式的次数degree of accuracy 准确度degree of ODE 常微分方程次数delete 删除; 删去denary number 十进数denominator 分母dependence (1相关; (2应变derivable 可导derivative 导数determinant 行列式diagonal 对角线diagonal matrix 对角矩阵difference 差difference equation 差分方程differentiable 可微differential 微分differential coefficient 微商; 微分系数differential equation 微分方程differential mean value theorem 微分中值定理differentiate 求...的导数differentiation 微分法digit 数字dimension 量; 量网; 维(数direction 方向; 方位discontinuity 不连续性discontinuous 间断(的;连续(的; 不连续(的discontinuous point 不连续点discrete 分立; 离散distance 距离diverge 发散divergence 发散(性divergent 发散的divergent iteration 发散性迭代divergent sequence 发散序列divide 除dividend (1被除数;divisible 可整除division 除法division algorithm 除法算式divisor 除数;除式;因子dot 点dot product 点积echelon form 梯阵式echelon matrix 梯矩阵eigenvalue 本征值eigenvector 本征向量element 元素elementary row operation 基本行运算elimination 消法elimination method 消去法;消元法empty set 空集equivalent 等价(的error 误差error estimate 误差估计error term 误差项estimate 估计;估计量evaluate 计值exact 真确exact solution 准确解;精确解;真确解exact value 法确解;精确解;真确解example 例expand 展开experiment 实验;试验experimental 试验的exponent 指数exponential function 指数函数express…in terms of… 以………表达extreme point 极值点extreme value 极值extremum 极值factor 因子;因式;商factor method 因式分解法factorial 阶乘factorization 因子分解;因式分解fallacy 谬误FALSE 假(的falsehood 假值finite 有限finite sequence 有限序列first derivative 一阶导数first order differential equation 一阶微分方程fixed point 不动点fixed point iteration method 不动点迭代法for all X 对所有X for each /every X 对每一Xform 形式;型format 格式;规格formula(formulae 公式fraction 分数;分式function 函数fundamental theorem of calculus 微积分基本定理Gaussian elimination 高斯消去法general form 一般式;通式general solution 通解;一般解general term 通项given 给定;已知global 全局; 整体global maximum 全局极大值; 整体极大值global minimum 全局极小值; 整体极小值gradient (1斜率;倾斜率;(2梯度graph 图像;图形;图表graphical method 图解法graphical representation 图示;以图样表达graphical solution 图解growth 增长higher order derivative 高阶导数horizontal 水平的;水平hypothesis 假设identity 等(式identity matrix 恒等矩阵if and only if/iff 当且仅当;若且仅若if…, then 若….则;如果…..则illustration 例证;说明image 像点;像imaginary number 虚数implicit function 隐函数imply 蕴涵;蕴含improper integral 广义积分; 非正常积分increase 递增;增加indefinite integral 不定积分independence 独立;自变inequality 不等式;不等inequality sign 不等号infinite 无限;无穷infinite sequence 无限序列;无穷序列infinite series 无限级数;无穷级数infinitesimal 无限小;无穷小infinity 无限(大;无穷(大initial approximation 初始近似值initial condition 原始条件;初值条件initial value 初值;始值initial-value problem 初值问题inner product 内积input 输入integer 整数integral 积分integrate 积;积分;......的积分integration 积分法integration by parts 分部积分法integration by substitution 代换积分法;换元积分法interchange 互换intermediate value theorem 介值定理interpolating polynomial 插值多项式interpolation 插值interval 区间intuition 直观invalid 失效;无效invariance 不变性invariant (1不变的;(2不变量;不变式inverse 反的;逆的inverse function 反函数;逆函数inverse matrix 逆矩阵inverse problem 逆算问题invertible 可逆的invertible matrix 可逆矩阵iterate (1迭代值; (2迭代iteration 迭代iterative method 迭代法known 己知Lagrange interpolating polynomial 拉格朗日插值多项代leading coefficient 首项系数leading diagonal 主对角线lemma 引理limit 极限limit of sequence 序列的极限line of best-fit 最佳拟合line segment 线段linear 线性;一次linear convergence 线性收敛性linear differeantial equation 线性微分方程linear equation 线性方程;一次方程linear equation in two unknowns 二元一次方程;二元线性方程linearly dependent 线性相关的linearly independent 线性无关的local maximum 局部极大(值local minimum 局部极小(值logic 逻辑long division method 长除法loop 回路lower bound 下界lower triangular matrix 下三角形矩阵Maclaurin expansion 麦克劳林展开式magnitude 量;数量;长度;大小mantissa 尾数matrix 阵; 矩阵matrix addition 矩阵加法matrix equation 矩阵方程matrix multiplication 矩阵乘法matrix operation 矩阵运算maximize 极大maximum absolute error 最大绝对误差mean value theorem 中值定理method of completing square 配方法method of interpolation 插值法; 内插法method of least squares 最小二乘法; 最小平方法method of substitution 代换法;换元法method of successive substitution 逐次代换法; 逐次调替法minimize 极小minus 减modulus of a complex number 复数的模monomial 单项式multiple 倍数multiple root 多重根multiplication 乘法multiplicity 重数multiplier 乘数;乘式multiply 乘mutually independent 独立; 互相独立mutually perpendicular lines 互相垂直n factorial n阶乘n th derivative n阶导数n th root n次根;n次方根n the root of unity 单位的n次根natural logarithm 自然对数necessary and sufficient condition 充要条件necessary condition 必要条件negative 负neighborhood 邻域Newton-Cote's rule 牛顿- 高斯法则Newton-Raphson's method 牛顿- 纳逊方法Newton's formula 牛顿公式Newton's method 牛顿方法non-linear 非线性non-linear equation 非线性方程non-negative 非负的non-singular (1满秩的; (2非奇异的non-singular matrix 满秩矩阵non-trivial 非平凡的non-zero 非零norm 模方; 范数normal (1垂直的;正交的;法线的(2正态的(3正常的;正规的normalize 正规化normalized form 标准型notation 记法;记号null 零; 空null set 空集null vector 零向量number 数numerator 分子numerical method 计算方法;数值法objective function 目标函数octant 卦限odd function 奇函数one-to-one 一个对一个one-one correspondence 一一对应operation 运算order of a matrix 矩阵的阶ordinary differential equation 常微分方程origin 原点orthogonal 正交orthogonality 正交性 outcome 结果 output 输出 parameter 参数;参变量parametric equation 参数方程 partition 分割; 划分 periodic function 周期函数permutation 排列 perpendicular 垂线;垂直(于 phase 相; 位相 pivot 支点 plot 绘图plus 加 point 点 polynomial 多项式 polynomial equation 多项式方程 positive 正 post-multiply 后乘; 自右乘 premultiply 前乘; 自左乘 prime 素 product 乘积;积 proper integral 正常积分 property 性质 quadratic convergence 二阶收敛性 quadratic formula 二次公式 quadratic function 二次函数 quadratic inequality 二次不等式 quadrature 求积法 quadrilateral 四边形 quotient 商;商式 quotient rule 商法则 R.H.S 右 rank 秩 rate of convergence 收敛率 ratio 比 ; 比率 rational function 有理函数 real number 实数 real part 实部 real root 实根 reciprocal 倒数 rectangle 长方形;矩形 recurrence formula 递推公式 recurrent 循环的 recurring decimal 循环小数 reduce 简化 region 区域 region of convergency 收敛区域 regular 正;规则 relative error 相对误差 remainder term 余项root 根 rotation 旋转 rounded number 舍数 rounding(off 舍入;四舍五入 row 行;棋行 row vector 行向量; 行矢量 rule 规则;法(则 satisfy 满足;适合 scalar 纯量; 无向量, 标量 scalar matrix 纯量矩阵 scale 比例尺;标度;图尺 scientific notation 科学记数法 secant (1正割; (2割线 secant method 正割法 second derivative 二阶导数 second order ordinary differential equation 二阶常微分方程 sentence 句;语句 sequence 序列series 级数 set 集 shaded portion 有阴影部分 shape 形状 shear 位移 side 边;侧 sign 符号;记号 signed number 有符号数 significant figure 有效数字 signum 正负号函数similar 相似 simplify 简化 Simpson's integral 森逊积分 Simpson's rule 森逊法则singular 奇的 singular matrix 奇异矩阵; 不可逆矩阵 span 生成 square (1平方;(2正方形 square bracket 方括号square matrix 方(矩阵 stability 稳度 stationary 平稳 stationary point 平稳点; 逗留点; 驻点 straight line 直线 subset 子集 substitute 代入 substitution 代入; 代入法subtract 减 subtraction 减法 successive approximation 逐次逼近法 successive derivative 逐次导数 successive differentiation 逐次微分法 sufficiency 充份性 sufficient and necessary condition 充要条件 sufficient condition 充份条件 sufficiently close 充份接近suffix 下标 sum 和 summation 求和法; 总和 symbol 符号; 记号 symmetry 对称; 对称性Taylor’s expansion 泰勒展开式 term 项 transpose 移项;转置 transpose of matrix 倒置矩阵;转置矩阵 trapezium 梯形 trapezoidal integral 梯形积分 trapezoidal rule 梯形法则 trial 试;试验 triangle 三角形 triangular matrix 三角矩阵 trigonometric equation 三角方程 trigonometric function 三角函数 triple 三倍 trivial solution 平凡解truncation error 截断误差 undefined 未下定义(的 undetermined coefficient 待定系数unequal 不等 unique solution 唯一解 uniqueness 唯一性 unit 单位 unit area 单位面积unit circle 单位圆 unknown 未知数;未知量 upper bound 上界 upper limit 上限 upper triangular matrix 上三角形矩阵 validity 真确性; 有效性 variable 变项;变量;元;变元;变数 vector 向量; 矢量 vector function 向量函数; 矢量函数 vector product 矢量积; 矢量积 vector space 向量空间 verify 证明;验证 weight (1重量;(2权 weighted average, weighted mean 加权平均数 without loss of generality 不失一般性 x-axis x 轴x-coordinate x 坐标 x-intercept x 轴截距 y-axis y 轴 y-coordinate y 坐标 y-intercept y轴截距 zero 零 zero factor 零因子 zero matrix 零矩阵 zero vector 零向量 zeros of a function 函数零值。

数值分析(12)Lagrange插值与Newton插值

数值分析(12)Lagrange插值与Newton插值

使
F(x0)=y0 , F(x1)=y1 , , F(xn)=yn ,
(a)
这类问题称为插值问题。 f(x) 称为被插值函数,F(x) 称为插值函数, x0 , x1, ... , xn 称为插值节点。 (a)式称为插值条件。
数值分析
数值分析
插值函数的类型
在函数空间 span i ( x )i=0 中取插值函数.
y
(g( xi ) f ( xi ))2 min
i =0
● ●
n

(xn ,yn)
y=g(x)
(x2 ,y2)

(x0 ,y0) o x0
(x1 ,y1) x1 x2 xn x

数值分析
数值分析
问题2:水深和流速的关系
在水文数据的测量中,不同水深的流速是不同的。水文 数据的测量是天天进行的,为了减少测量的工作量,希望确定 水深和流速之间的关系。为此测量了一系列不同水深和流速值, 下表给出了对某河流的测量数据
代数插值 当插值函数是代数多项式时,插值问题称为代 数插值。 设 Pn(x)=a0+a1x+…+anxn, (1) n次代数插值问题为:求次数≤n的多项式Pn(x),使 满足插值条件 Pn(xi)=yi,, i= 0,1,2,…,n, (2)
定理1 设x0 ,x1,…,xn 是n+1个互异节点,函数f(x)在这 组节点的值yk=f(xk)(k=0,1,…,n)是给定的,那么存在 唯一的次数≤n的多项式Pn (x)满足 Pn (xk)= yk, k=0,1,…,n。
数值分析
插值问题与拟合问题
如果可以将一个实际问题用函数来描述,那么 对这个函数性质以及运算规律的研究,就是对这一 实际问题的某些内在规律的理性揭示。 在工程实践和科学实验中,经常需要建立函数 关系,即y=f(x)。虽然从原则上说,它在某个区间 [a,b]上是存在的,但通常只能观测到它的部分信息, 即只能获取[a,b]上一系列离散点上的值,这些值构 成了观测数据。这就是说,我们只知道一张观测 数据表,

数值分析-计算方法-插值a

数值分析-计算方法-插值a

sin 50 0
L2
(
5
18
)
0.76543
- c os
R (x ) x(x-)x (-)x (-);
c o s3
2
3 ! 6 4 3
x2
R2
5 18
0.00077
sin 50 = 0.7660444…
2次插值的实际误差 0.00061
高次插值通常优于 低次插值
但绝对不是次数越 高就越好,嘿 嘿……
R1(
5
18
)
0.01077
sin 50 = 0.7660444…
外推 /* extrapolation */的实际误差 -0.01001
利用 x1 4, x2 3
sin 50 0.76008,
内插/* interpolation */ 的实际误差 0.00596
R~ 1
5
18
0.00660
The wife said: "No, they're TEN!" "But I have counted them: 0, 1, 2, ..."
n1 li(x)
希望找到li(x),i = 0, …, n 使得 li(xj)=ij ;然后令
n
Ln ( x )
li ( x )
y i
,则显然有Ln(xi)
[b a,]
n
RRno(lxl)e’至s T少h有eornem+1:个若根( x) 充分Rn光(x)滑 ,K(x() x i00)( x - (xx i )1)0,则
任存意在固注定意(这xx0里,xxi是1)(i对使= 0得t, 求…,导(n),)考0察。

数值分析第5版

数值分析第5版

数值分析第5版简介数值分析是研究利用计算机进行数值计算的一门学科。

它包括了近似计算、数值解法、误差分析等内容,广泛应用于科学计算、工程计算以及其他领域。

《数值分析第5版》是数值分析领域的经典教材,由Richard L. Burden和J. Douglas Faires共同撰写。

内容概述本教材共分为12个章节,从基础概念开始,逐步介绍各种数值计算方法和技术。

以下是每个章节的简要介绍。

第1章:导论本章介绍了数值分析的基本概念和应用领域。

阐述了数值计算的重要性,并介绍了课程所涉及的主要内容和学习方法。

第2章:误差分析本章讲解了数值计算中的误差类型和误差分析方法。

包括绝对误差和相对误差的定义与计算、舍入误差、截断误差等。

第3章:插值与多项式逼近本章介绍了数值计算中的插值和多项式逼近方法。

包括拉格朗日插值、牛顿插值、三次样条插值等。

讲解了这些方法的原理和实现过程。

第4章:数值积分与数值微分本章讲解了数值计算中的数值积分和数值微分方法。

包括梯形法则、辛普森法则、数值微分的定义和计算过程。

第5章:非线性方程的数值解本章介绍了求解非线性方程的数值解法。

包括二分法、牛顿法、割线法等。

讲解了这些方法的原理和应用。

第6章:线性代数方程组的数值解法本章讲解了求解线性代数方程组的数值解法。

包括高斯消元法、LU分解法、迭代法等。

详细讲解了这些方法的原理和计算过程。

第7章:矩阵特征值问题本章介绍了求解矩阵特征值问题的数值解法。

包括幂法、反幂法、QR方法等。

讲解了这些方法的原理和实现过程。

第8章:常微分方程的数值解本章介绍了求解常微分方程的数值解法。

包括欧拉法、龙格-库塔法、多步法等。

讲解了这些方法的原理和应用。

第9章:偏微分方程的数值解本章讲解了求解偏微分方程的数值解法。

包括有限差分法、有限元法等。

详细讲解了这些方法的原理和实现过程。

第10章:函数逼近与数据拟合本章介绍了函数逼近和数据拟合的方法。

包括最小二乘法、曲线拟合等。

lagrange插值的原理

lagrange插值的原理

lagrange插值的原理
Lagrange插值是一种数值分析方法,用于在已知一些点上的函数值的情况下,通过一个多项式来近似这个函数。

其基本原理如下:
1. 首先,根据给定的插值节点和函数值,构造一个n次多项式。

2. 利用插值基函数的概念,构造n次Lagrange插值多项式。

插值基函数是n个线性无关的n次多项式,它们在插值节点上的值等于相应的函数值。

3. 通过插值基函数,构建一个关于待求点x的n次多项式。

待求点的近似值可以通过求解这个多项式在x处的值来得到。

Lagrange插值的优势在于,它可以根据给定的插值节点和函数值精确地构造出一个多项式,从而在插值节点附近实现较高的近似精度。

然而,Lagrange插值也存在一定的局限性,例如在插值节点外的预测精度可能会降低,而且计算复杂度较高。

需要注意的是,Lagrange插值不仅适用于一元函数的插值,还适用于多元函数的插值。

在实际应用中,Lagrange插值被广泛应用于数学、物理、工程等领域的问题求解。

数值计算方法实验之Lagrange多项式插值(Python代码)

数值计算方法实验之Lagrange多项式插值(Python代码)

数值计算⽅法实验之Lagrange多项式插值(Python代码)⼀、实验⽬的在已知f(x),x∈[a,b]的表达式,但函数值不便计算,或不知f(x),x∈[a,b]⽽⼜需要给出其在[a,b]上的值时,按插值原则f(x i)= y i(i= 0,1…….,n)求出简单函数P(x)(常是多项式),使其在插值基点x i,处成⽴P(x i)=y i(i=0,1,……,n),⽽在[a,b]上的其它点处成⽴f(x)≈P(x).⼆、实验原理三、实验内容求之f(x)=x4在[0,2]上按5个等距节点确定的Lagrange插值多项式.四、实验程序1import matplotlib.pyplot as plt2from pylab import mpl34#计算插值多项式的系数。

5 x = [0, 0.5, 1, 1.5, 2]6 y = [0, 0.0625, 1, 5.0625, 16]78def ParametersOfLagrangeInterpolation(data_x,data_y,size):9 parameters=[]1011 i=0;#i⽤来控制参数的个数12while i < size:13 j = 0;#j⽤来控制循环的变量做累乘14 temp = 1;15while j < size:16if(i != j):17 temp*=data_x[i]-data_x[j]18 j+=1;19 parameters.append(data_y[i]/temp)20 i += 1;21return parameters2223#计算拉格朗⽇插值公式的值。

2425def CalculateTheValueOfLarangeInterpolation(data_x,parameters,x):26 returnValue=027 i = 0;28while i < len(parameters):29 temp = 130 j = 0;31while j< len(parameters):32if(i!=j):33 temp *=x-data_x[j]34 j+=135 returnValue += temp * parameters[i]36 i += 137return returnValue3839#将函数绘制成图像40def Draw(data_x,data_y,new_data_x,new_data_y):41 plt.plot(new_data_x, new_data_y, label="拟合曲线", color="red")42 plt.scatter(data_x,data_y, label="离散数据",color="yellow")43 plt.scatter(1.75, 9.37890625, label="真实数据", color="orange")44 plt.scatter(1.25, 2.44140625, color="green")45 mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']46 mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False47 plt.title("Lagrange插值拟合数据")48 plt.legend(loc="upper left")49 plt.show()5051 parameters=ParametersOfLagrangeInterpolation(x,y,5)52 datax=[0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2]53 datay=[]54for temp in datax:55 datay.append(CalculateTheValueOfLarangeInterpolation(x,parameters,temp))56 x.append(1.75)57 y.append(CalculateTheValueOfLarangeInterpolation(x,parameters,1.75))58 Draw(x,y,datax,datay)59print("得到的四次Lagrange插值多项式为:L(x) = %f(x-0)(x-1)(x-1.5)(x-2) + %f(x-0)(x-0.5)(x-1.5)(x-2) + %f(x-0)(x-0.5)(x-1)(x-2) + %f(x-0)(x-0.5)(x-1)(x-1.5)"%(parameters[1],parameters[2],parameters[3],parameters[4]))五、运算结果(1)图像得到的四次Lagrange插值多项式为:L(x) = -0.166667(x-0)(x-1)(x-1.5)(x-2) + 4.000000(x-0)(x-0.5)(x-1.5)(x-2) + -13.500000(x-0)(x-0.5)(x-1)(x-2) + 10.666667(x-0)(x-0.5)(x-1)(x-1.5)。

五种插值法的对比研究毕业论文

五种插值法的对比研究毕业论文

五种插值法的对⽐研究毕业论⽂题⽬:五种插值法的对⽐研究xxx⼤学本科⽣毕业论⽂开题报告表论⽂(设计)类型:A—理论研究;B—应⽤研究;C—软件设计等;五种插值法的对⽐研究 (3)⼀插值法的历史背景 (5)⼆五种插值法的基本思想 (5)(⼀)拉格朗⽇插值 (5)(⼆)⽜顿插值 (6)(三)埃尔⽶特插值 (7)(四)分段线性插值 (7)(五)样条插值 (8)三五种插值法的对⽐研究 (9)四插值法在matlab中的应⽤ (15)五参考⽂献 (17)五种插值法的对⽐研究摘要:插值法是数值分析中最基本的⽅法之⼀。

在实际问题中碰到的函数是各种各样的,有的甚⾄给不出表达式,只提供了⼀些离散数据,例如,在查对数表时,要查的数据在表中找不到,就先找出它相邻的数,再从旁边找出它的修正值,按⼀定关系把相邻的数加以修正,从⽽找出要找的数,这种修正关系实际上就是⼀种插值。

在实际应⽤中选⽤不同类型的插值函数,逼近的效果也不同。

本⽂详细介绍了拉格朗⽇插值、⽜顿插值、分段插值、埃尔⽶特插值、样条插值法,并从五种插值法的基本思想和具体实例⼊⼿,探讨了五种插值法的优缺点和适⽤范围。

.通过对五种插值法的对⽐研究及实际应⽤的总结,从⽽使我们在以后的应⽤中能够更好、更快的解决问题。

关键词:插值法对⽐实际应⽤Abstract: interpolation numerical analysis of one of the most basic method. Function is a wide variety of practical problems encountered, and some even not give expression provides only a number of discrete data, e.g., in the the checker number table, to check the data is not found in the table , first find out the number next to it, from the side to find the correction value, a certain relationship between the adjacent number to be amended, and to find to find the number, this correction relationship is actually an interpolation . Selection of different types of interpolation functions in practical applications, the approximation of the effect is different. This paper describes the Lagrange interpolation, Newton interpolation, piecewise interpolation, Hermite interpolation, spline interpolation, and start from the basic idea of the five interpolation and specific examples to explore the advantages of the five interpolation shortcomings and the scope of application. The comparative study and practical application of the summary by the the five interpolation method of application so that we can better and faster to solve the problem.引⾔在许多实际问题中,常常需要根据⼀张函数表推算该函数在某些点上的函数值,或要求解决与该函数有关的⼀些问题,例如分析函数的性态,求导数、积分、零点与极值点等。

《Lagrange插值》课件

《Lagrange插值》课件

更高效的插值算法介绍
简要介绍一些比Lagrange插 值更高效、更精确的插值算 法,并对其特点进行分析。
总结与展望
总结Lagrange插值的优点和应用前景,探讨该方法的未来发展方向和可能的扩展领域。
参考文献
相关文献推荐
介绍与Lagrange插值相关的优秀文献,供进一步学习和研究之用。
研究领域的进展
分享Lagrange插值在相关研究领域中的最新进展和重要成果。
相关专家学者的成果分享
介绍在Lagrange插值领域取得杰出成就的专家学者及其成果。
《Lagrange插值》PPT课 件
本PPT课件介绍Lagrange插值的概述、数学表达式、实例分析、算法优劣比 较、总结与展望。将深入剖析LaHale Waihona Puke range插值的基本思想和应用前景。
概述
什么是Lagrange插值?为什么使用Lagrange插值?Lagrange插值的基本思想 是什么?这一部分将首先解答这些问题。
数学表达式
Lagrange插值公式的推导、值多项式的计算、以及Lagrange插值多项式的刻 画在这一部分将一一介绍。
实例分析
一元实例
通过一个一元Lagrange插 值实例来深入理解这种方 法的应用和原理。
多元实例
探索多元Lagrange插值的 实例,揭示其在实际问题 中的应用和效果。
应用案例分析
通过具体案例分析,揭示 Lagrange插值方法解决实 际问题的能力和局限性。
算法优劣比较
与牛顿插值的比较
对比Lagrange插值与牛顿插 值方法的优劣,以及它们在 不同情景下的适用性。
Lagrange插值算法的优 缺点
评估Lagrange插值方法的优 点与缺点,探讨其在不同场 景下的性能和限制。

数值分析课件-5.1-5.2 插值问题的提出及 Lagrange 插值

数值分析课件-5.1-5.2 插值问题的提出及 Lagrange 插值

第五章函数近似计算的插值法5.1 插值问题的提出§()i i y f x x f =1. 在工程实际问题中,某些变量之间的函数关系是存在的, 但通常不能用式子表示,只能由实验或观测得到 在一系列离散点上的函数值.2()f x . 有的函数虽然有表达式,但比较复杂, 计算函数很 不经济且不利于在计算机上进行计算.(,)().i ix f y f x =希望通过这些数据计算函数在其他指定点处的近似值或获取其他信息,()().p x f x 这两种情况下都希望用简单的函数来逼近原函数插值问题的提出插值:已知[a, b]上的函数y=f (x )在n+1个互异点处的函数值:f n⋅⋅⋅⋅⋅⋅f 2f 1f 0f (x )x n ⋅⋅⋅⋅⋅⋅x 2x 1x 0x 求简单函数P (x ),使得计算f (x )可通过计算P (x )来近似代替。

如下图所示。

yxx 0x 1f 0f 1x 2f 2x if i x i+1f i+1x n-1f n-1x nf n P (x )f (x )一、插值问题的数学提法这就是插值问题, (*)式为插值条件,称函数为函数的 插值函数P x f x()()P)(x如果,为多项式函数则称之为插值多项式ix,n,称为插值节点点,,2,1,0=i称为插值区间[ba区间],,sinπx,0[y=若给定个等分点]上如函数5其插值函数的图象如图整体误差的大小反映了插值函数的好坏.为了使插值函数更方便在计算机上运算,一般插值函数都使用代数多项式或有理函数.本章讨论的就是代数插值多项式.二、代数插值多项式的存在唯一性()[,]y f x a b =设函数在区间上的代数插值多项式为2012()nn n p x a a x a x a x=++++ 且满足()0,1,2,,,n i ip x f i n == .i a 其中是n+1个待定的系数定理1.由Cramer 法则,线性方程组(1)有唯一解2012()nn n p x a a x a x a x =++++ ()0,1,2,,n i ip x f i n== --------(3)--------(2)),(j i x x j i ≠≠若插值节点则满足插值条件的插值多项式存在且唯一.虽然线性方程组(1)推出的插值多项式存在且唯一,但通过解线性方程组(1)求插值多项式却不是好方法.第五章函数近似计算的插值法5.2 Lagrange 插值多项式若通过求解线性方程组(1)来求解插值多项式系数 ,不但计算工作量较大, 且难于得到i a ()n P x 的简单表达式.一、 代数多项式的构造:()n P x 通过找插值基函数的方法,得到插值多项式!十八世纪法国数学家Lagrange 对以往的插值算法进行研究与整理,提出了易于掌握和计算的统一公式,称为Lagrange 插值公式。

数值分析常用的插值方法

数值分析常用的插值方法

数值分析常用的插值方法数值分析中常用的插值方法有线性插值、拉格朗日插值、分段线性插值、Newton插值、Hermite插值、样条插值等。

下面将对这些插值方法进行详细介绍。

一、线性插值(linear interpolation)线性插值是最简单的插值方法之一、假设已知函数在两个点上的函数值,通过这两个点之间的直线来估计中间点的函数值。

线性插值公式为:f(x)=f(x0)+(x-x0)*(f(x1)-f(x0))/(x1-x0)其中,f(x)表示要求的插值点的函数值,f(x0)和f(x1)是已知的两个点上的函数值,x0和x1是已知的两个点的横坐标。

二、拉格朗日插值(Lagrange interpolation)拉格朗日插值是一种基于多项式的插值方法。

它通过多个已知点的函数值构造一个多项式,并利用这个多项式来估计其他点的函数值。

拉格朗日插值多项式的一般形式为:f(x) = Σ[f(xi) * Li(x)] (i=0,1,2,...,n)其中,f(x)表示要求的插值点的函数值,f(xi)是已知的多个点的函数值,Li(x)是拉格朗日基函数。

拉格朗日基函数的表达式为:Li(x) = Π[(x-xj)/(xi-xj)] (i≠j,i,j=0,1,2,...,n)三、分段线性插值(piecewise linear interpolation)分段线性插值是一种逐段线性近似函数的方法。

通过将整个插值区间分成多个小段,在每个小段上使用线性插值来估计函数的值。

分段线性插值的过程分为两步:首先确定要插值的点所在的小段,在小段上进行线性插值来估计函数值。

四、Newton插值(Newton interpolation)Newton插值也是一种基于多项式的插值方法。

利用差商的概念来构造插值多项式。

Newton插值多项式的一般形式为:f(x)=f(x0)+(x-x0)*f[x0,x1]+(x-x0)*(x-x1)*f[x0,x1,x2]+...其中,f(x)表示要求的插值点的函数值,f(x0)是已知的一个点的函数值,f[xi,xi+1,...,xi+k]是k阶差商。

数值分析第5版课后答案

数值分析第5版课后答案

数值分析第5版课后答案本文是数值分析第5版课后答案。

以下是每章节课后习题的答案。

第一章:导论和误差分析1.什么是数值分析?数值分析是利用数学模型和离散数值计算方法进行科学计算的一门学科。

它通过建立数学描述、离散化、数值求解等步骤求解各种科学计算问题。

2.什么是误差?误差是实际值与理论值之间的差异。

误差分为绝对误差和相对误差。

3.什么是有效数字?有效数字是指一个数值中有效的数字位数,不包括前导0和末尾0。

第二章:计算机算术1.什么是机器数?机器数是计算机内部表示的数字。

它是由位组成的2进制数,可以表示整数和实数。

2.什么是补码?补码是表示负整数的一种方法。

它是将一个数反码后加1得到的数,也就是一个数与其相反数的和,是一种用来解决计算机计算负数的方法。

3.什么是浮点数?浮点数是一种可以表示任意大小的实数的计算机数据类型。

它由两部分组成:指数和尾数。

指数表示数的大小,尾数表示数的精度。

第三章:方程的解法1.什么是二分法?二分法是一种求解连续函数零点的方法。

它需要先确定一个区间,然后在该区间中搜索函数值为0的点。

2.什么是牛顿迭代法?牛顿迭代法是一种求解非线性方程的方法。

它利用函数的一阶导数和二阶导数近似表示函数,并利用初始值和迭代公式得到近似解。

3.什么是割线法?割线法是一种求解非线性方程的方法。

它是利用函数两点连线的斜率逼近函数的零点,并利用初始值和迭代公式得到近似解。

第四章:插值和逼近1.什么是插值?插值是利用已知数据点得到一个函数,使这个函数通过这些点。

2.什么是拉格朗日插值?拉格朗日插值是一种插值方法。

它利用数据点和插值点的函数值,通过拉格朗日插值公式得到通过插值点的函数。

3.什么是样条插值?样条插值是一种插值方法。

它是通过多项式连接各个区间,并满足一定条件得到一个光滑的函数。

第五章:数值积分1.什么是数值积分?数值积分是用数值计算方法来近似计算定积分的方法。

2.什么是梯形公式?梯形公式是数值积分的一种方法。

用matlab求解超越方程的方法

用matlab求解超越方程的方法

用matlab求解超越方程的方法Matlab作为一款强大的数学软件,可以帮助我们比较轻松地解决超越方程,提供了一个快速、灵活且可靠的求解超越方程的方法。

Matlab是一种流行的计算机软件,它拥有强大的数值分析能力。

它经常用来求解复杂的函数方程,特别是有关超越方程的计算。

本文介绍使用Matlab求解超越方程的几种方法:一、用数值方法求解1、采用有限差分法(Finite Difference Method)Finite Difference Method(FDM)是以在离散的网格上对变量的数值求解来实现的。

FDM可以有效的求解多维、非线性的超越方程。

通过在网格上求解多次,可以找出方程的根。

2、采用拉格朗日插值法(Lagrange Interpolation)Lagrange Interpolation是一种数学插值方法,可以有效地解决超越方程中多维非线性方程组。

其运算速度快、精度高,且可以有效求解实际问题中出现的复杂超越方程。

二、用几何方法求解1、采用图像法(Graphics Method)使用图像法可以可视化超越方程。

当然,由于超越方程具有多个变量,因此采用图像法进行求解的难度较大。

但由于图像简单明了,它仍然是一种有效的计算方法。

2、采用微分几何(Differential Geometry)Differential Geometry是一种在曲面上进行计算的数学方法。

它有助于求解超越方程,尤其是表达形式为系统多元不等式的超越方程。

总结:Matlab是一种强大的计算软件,可以用来求解超越方程。

它有许多方法可以用于求解超越方程,包括:用数值方法求解、用几何方法求解等。

它能帮助我们解决复杂的科学问题,因此得到了广泛的应用。

数值分析英文版课程设计 (2)

数值分析英文版课程设计 (2)

数值分析英文版课程设计IntroductionNumerical analysis is an important field of study in mathematicsthat deals with the development, analysis, and implementation of algorithms for solving mathematical problems. This course ms to provide a comprehensive introduction to the fundamental concepts, methods, and techniques used in numerical analysis. The course is designed for students who have already completed an introductory course in calculus and linear algebra.ObjectivesThe objective of this course is to enable students to:•Develop an understanding of the fundamental concepts and principles of numerical analysis.•Apply numerical techniques to solve mathematical problems, including interpolation, curve fitting, numerical integration, and differential equations.•Analyze and evaluate numerical algorithms for accuracy, stability, and convergence.•Explore and implement various numerical methods using programming languages like MATLAB or Python.Course OutlineWeek 1: Introduction to Numerical Analysis•Overview of numerical analysis•Importance of numerical methods•Sources of error in numerical computationsWeek 2: Interpolation and Curve Fitting•Interpolation and polynomial approximations•Divided difference and Newton’s divided difference formula •Lagrange interpolation•Least squares approximationWeek 3: Numerical Integration•Approximation of definite integrals•Trapezoidal rule and Simpson’s rule•Richardson extrapolationWeek 4: Solutions of Nonlinear Equations•Fixed-point iteration•Newton’s method and its variants•Secant method•Bisection methodWeek 5: Linear Systems•Gaussian elimination•LU decomposition and its variants•Iterative methods: Jacobi, Gauss-Seidel, SORWeek 6: Numerical Solutions of Ordinary Differential Equations •Introduction to differential equations•Euler’s method•Runge-Kutta methods•Multistep methods: Adams-Bashforth and Adams-Moulton methods Week 7: Partial Differential Equations•Classification of partial differential equations•Finite difference methods•Method of linesWeek 8: Programming and Implementation•Programming in MATLAB or Python•Implementation and analysis of numerical algorithms•Numerical experimentsAssessmentThe assessment for this course will be based on:•Assignments: 30%•Midterm exam: 30%•Final exam: 40%ConclusionThis course provides students with the knowledge and skills required to apply numerical techniques to solve mathematical problems. It is designed to help students develop an understanding of the fundamental concepts and principles of numerical analysis, as well as the ability to analyze and evaluate numerical algorithms for accuracy, stability, and convergence. Through programming assignments and numerical experiments, students will gn practical experience in implementing various numerical methods using programming languages like MATLAB or Python. Overall, this course is a valuable addition to any STEM student’s academic portfolio.。

拉格朗日中值定理在不等式证明中的应用

拉格朗日中值定理在不等式证明中的应用

拉格朗日中值定理在不等式证明中的应用拉格朗日中值定理(Lagrange Interpolation Theorem)是一个多项式插值定理,其证明用到了不等式的技巧。

它的应用非常广泛,在数学、物理、工程等多个领域都发挥着重要作用。

在不等式证明中,拉格朗日中值定理也可以发挥作用。

首先,我们来看拉格朗日中值定理的描述:如果在区间[a, b]上有n + 1个不同的点x0, x1, ..., xn,则存在一个多项式P(x),使得对于任意的i,有P(xi)=f(xi)。

这里,f(x)是在[a, b]上定义的函数。

拉格朗日中值定理有很多应用,其中之一就是在不等式证明中的应用。

下面我们来看一个例子,证明 f(x) = x2 + x + 1在满足 0 < x < 1 的所有 x 上都大于 0。

首先,我们将 [0, 1] 划分成 n 个相等的小区间,即[0, 1/n], (1/n, 2/n],…,((n-1)/n, 1],然后求出每个小区间内的端点,得到 x0=0, x1=1/n, x2=2/n,...,xn=1。

我们记 f(x) 的值在每个端点 xi 上的值为 yi,即y0=f(0)=1, y1=f(1/n), y2=f(2/n)...,yn=f(1)=2。

根据拉格朗日中值定理,我们知道在 [0,1] 上存在一个多项式 P(x),使得 P(xi)=yi,即 P(0)=1,P(1/n)=f(1/n), P(2/n)=f(2/n)...,P(1)=2。

由 Taylor 展开式,我们知道 P(x) 的形式为P(x)=y0+y'0(x-x0)+y''0(x-x0)(x-x1)+...+y^(n-1)0(x-x0)...(x-x_n-1)因此,可以求出 P(x) 的表达式,其中的系数可以用分母为n!的组合数表示,即P(x)=sum_{i=0}^ny_iC_i(x)只要把 C_i(x) 表示出来,就可以求出 P(x) 的表达式。

数值分析

数值分析

1 1 2 2 | I B | 1 1 3 5 , 0, 4 1 1 2 2
5 2
i, ( B )
5 2
1.
高斯 — 赛德尔迭代计算公式为
( ( x1( k 1) ( x2k ) x3k ) 1) / 2, ( k 1) ( x2 x1( k 1) x3k ) 1, x ( k 1) ( x ( k 1) x ( k 1) 1) / 2. 1 2 3
1. 拉格朗日插值 (Lagrange Interpolation)
例如: 已经测得在某处海洋不同深度处的水温如下: 深度(M) 466 741 950 1422 1634 水温(oC)7.04 4.28 3.40 2.54 2.13 根据这些数据,希望合理地估计出其它深度 (如500米,600米,1000米…)处的水温。
a0 ( f , 0 ) a ( f , ) 1 1 a n ( f , n )
其中: ( k , j ) ( xi ) k ( xi ) j ( xi )
i 0
0, 1 , (B) 1 1. 2 2
6. 解非线性方程的迭代法
牛顿法计算公式 f ( xk ) xk 1 xk f ( xk )
非线性方程 f ( x) 0

x ( x)
推 论 如果迭代函数 ( x) C 1[a, b] , 并且 (1) x [a, b], 都有 ( x) [a, b], (2) 0 L 1, 使得 x [a, b], 都有 | ( x) | L 1; 那么 1) 方程 f ( x) 0在[a, b]上有唯一的根 x * 2) 对任意初值 x0 [a, b], 迭代序列 (2.2) 均收敛于 x *

内插法的计算公式

内插法的计算公式

内插法的计算公式内插法(Interpolation)是数值分析中常用的一种数值逼近方法,它通过已知数据点的函数值来估计在其它位置上的函数值。

在给定已知点的坐标和函数值的情况下,内插法用一个多项式来逼近这些已知点,并且认为这个多项式逼近函数在这些点上的函数值与实际函数值相等。

以下是几种常见的内插方法及其计算公式:1. 线性插值(Linear Interpolation)线性插值方法是用一条直线来逼近已知点,以估计其他位置上的函数值。

设已知点为(x₀,y₀)和(x₁,y₁),要估计在介于这两点之间的位置(x,y)的函数值,线性插值公式如下:y=y₀+(y₁-y₀)*(x-x₀)/(x₁-x₀)2. 拉格朗日插值(Lagrange Interpolation)拉格朗日插值方法使用拉格朗日多项式来逼近已知点,并以此估计其他位置上的函数值。

给定已知的n个点和函数值(x₀,y₀),(x₁,y₁),...,(xₙ,yₙ),拉格朗日插值公式如下:L(x) = Σ(yₙ * ℒₙ(x)), j=0 to n其中,ℒₙ(x) = Π((x - xₙ) / (xₙ - xₙ)), k ≠ j, k=0 to n 在这个公式中,ℒₙ(x)称为拉格朗日插值基函数,L(x)为拉格朗日插值多项式。

3. 牛顿插值(Newton Interpolation)牛顿插值方法使用牛顿插值多项式来逼近已知点,并以此估计其他位置上的函数值。

给定已知的n个点和函数值(x₀,y₀),(x₁,y₁),...,(xₙ,yₙ),牛顿插值公式如下:N(x) = y₀ + Σ(δₙ₋₁ * ℒₙ(x)), k=1 to n其中,ℒₙ(x)=Π(x-xₙ₋₁),δ₂=(y₁-y₀)/(x₁-x₀),δ₃=(δ₂-δ₁)/(x₂-x₀),...,δₙ=(δₙ₋₁-δₙ₋₂)/(xₙ-xₙ₋₂)以上是几种常见的内插方法及其计算公式。

根据需要,可以选择适用的方法进行内插计算。

Chapter5_1 Lagrange插值

Chapter5_1 Lagrange插值
i 0 n
Байду номын сангаас
多项式,其中 p( x )可以是任意多项式。
§1 Lagrange Polynomial
插值余项 /* Remainder */
设节点 a x0 x1 xn b ,且 f 满足条件 f C [a, b] , f ( n1)在[a , b]内存在, 考察截断误差 R ( x ) f ( x ) L ( x ) n n
n=2
( x )( x ) 1 ( x )( x ) 1 ( x )( x ) 4 6 6 L2 ( x ) 3 3 4 3 ( 6 4 )( 6 3 ) 2 ( 4 6 )( 4 3 ) 2 ( 3 6 )( 3 4 ) 2
§1 Lagrange Polynomial
注: 通常不能确定 x , 而是估计
f ( n 1) ( x ) M n 1, x(a,b)
M n 1 n 将 ( n 1)! | x xi | 作为误差估计上限。 i 0
( n 1 )
当 f(x) 为任一个次数 n 的多项式时, f

sin 50 = 0.7660444…
2次插值的实际误差 0.00061 高次插值通常优于 低次插值 但绝对不是次数越 高就越好,嘿 嘿……
When What if I writing the program, Oh yeah? you start find Right. Then all you will find how easy it iswant to take Then you might the current interpolation , to calculate the Lagrange basis, li(x) point ! Excellent theinterpolating points into account. Lagrange polynomial. more to be enough? not accuratere-calculated.this problem willWe will come to discuss have soon.
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½n5.1.1 (35Ú5) ®.: Ù¥x , x , · · · , x *dpɧK3õªp (x) ∈ P ÷v¢ ^
0 1 n n n
(x0, f (x0)), (x1, f (x1)), · · · , (xn, f (xn)),
where x0, x1, · · · , xn are distinct. Then there exists unique polynomial pn(x) ∈ Pn, which passes through these points, le Page
Proof
¢õª35Ú5
(x0, f (x0)), (x1, f (x1)), · · · , (xn, f (xn)), pn(xi) = f (xi), for i = 0, 1, 2, · · · , n.
Theorem 5.1.1 (Existence and Uniqueness) Given the points
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Example 5.1.1 Using the data f (−1) = 2, f (1) = 1, f (2) = 1 to find a Lagrange interpolating polynomial for f (x). Solution From the assumption we denote x0 = −1, x1 = 1, x2 = 2; y0 = 2, y1 = 1, y2 = 1, and (5.1.6) gives l0(x) = l1(x) = and l2(x) = (x − 1)(x − 2) 1 (x − x1)(x − x2) = = (x2 − 3x + 2), (x0 − x1)(x0 − x2) (−1 − 1)(−1 − 2) 6
f (xi) = yi,
Kõª ÷v¢^ Ù¥
n
i = 0, 1, · · · , n.
n
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pn(x) = y0l0(x) + y1l1(x) + · · · + ynln(x) =
k=0
yk lk (x)
(5.1.4)
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pn(xi) = yi,
n
i = 0, 1, · · · , n, k = 0, 1, · · · , n.
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pn(xi) = f (xi),
i = 0, 1, 2, · · · , n.
5.1.3 Lagrange Interpolating Polynomial
Theorem 5.1.2 (Lagrange Interpolating Polynomial) Suppose x0, x1, · · · , xn are n + 1 distinct numbers and f is a function whose values are given at these numbers: f (xi) = yi, for i = 0, 1, · · · , n. Then the polynomial
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(x + 1)(x − 2) 1 (x − x0)(x − x2) = = − (x2 − x − 2), (x1 − x0)(x1 − x2) (1 + 1)(1 − 2) 2 (x + 1)(x − 1) 1 2 (x − x0)(x − x1) = = (x − 1). (x2 − x0)(x2 − x1) (2 + 1)(2 − 1) 3
n
pn(x) = y0l0(x) + y1l1(x) + · · · + ynln(x) =
k=0
yk lk (x)
(5.1.4)
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satisfies the interpolating conditions pn(xi) = yi, for each i = 0, 1, · · · , n, where lk (x) =
n
(5.1.1)
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P L«¤kgêØL n êõª|¤8Ü"®
(x0, f (x0)), (x1, f (x1)), · · · , (xn, f (xn)),
n
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Ù¥: x , x , · · · , x *dpɧ¿¡¢!:" ¢ ¯Kµ ¦õªp (x) ∈ P §¦÷v
.KF¢
5.1.1 Problem
¯K
5.1.2 Existence and Uniqueness of the Interpolating Polynomial
¢õª35Ú5
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5.1.3 Lagrange Interpolating Polynomial
i=0,i=k n
(5.1.5)
Page 5 of 15
x − xi , xk − xi
for k = 0, 1, · · · , n.
(5.1.6)
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The polynomial pn(x) defined in (5.1.4) is called the nth Lagrange interpolating polynomial, and l0(x), l1(x), · · · , ln(x) are called Lagrange bases. Proof See the textbook p.092.
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From (5.1.4), we get p2(x) = y0l0(x) + y1l1(x) + y2l2(x) = x + 1, which is a polynomial with degree one.
.KF¢õª .KFØúª
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5.1.4 Lagrange Error Formula
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5.1.1 Problem
¯K
Let Pn be the set of algebraic polynomials of degree at most n, and the points (x0, f (x0)), (x1, f (x1)), · · · , (xn, f (xn)) be given, where x0, x1, · · · , xn are distinct and called the interpolating nodes. The problem is to find a polynomial pn(x) ∈ Pn, which called the interpolating polynomial, to passes through these points, that is, pn(xi) = f (xi), for i = 0, 1, 2, · · · , n, which are called the interpolating conditions.
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l1(x) = and l2(x) =
(x − x0)(x − x2) (x − 0)(x − 2) = = −(x2 − 2x), (x1 − x0)(x1 − x2) (1 − 0)(1 − 2) (x − x0)(x − x1) (x − 0)(x − 1) 1 2 = = (x − x). (x2 − x0)(x2 − x1) (2 − 0)(2 − 1) 2
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From (5.1.4), we have 1 p2(x) = y0l0(x) + y1l1(x) + y2l2(x) = (x2 − 3x + 8), 6 which is the Lagrange interpolating polynomial for f (x) we want.
0 1 n n
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¿¡ p (x) ¢õª§¡^(5.1.1)¢^" ¢ ¢
n
pn(xi) = f (xi),
i = 0, 1, 2, · · · , n,
(5.1.1)
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5.1.2 Existence and Uniqueness of the Interpolating Polynomial
DA¢ ng^¢
Page 1 of 15
5.5 Piecewise Polynomial Interpolation
©ãõª¢
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5.6 Cubic Spline Interpolation
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5.1 Lagrange Interpolation
0 1
(5.1.5) (5.1.6)
n
Page 6 of 15
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lk (x) =
i=0,i=k
¡õª p (x) ng . K F ¢ õ ª§l (x), l (x), · · · , l (x)¡ .KFļê" .
x − xi , xk − xi
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Chapter 5 Interpolation
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5.1 Lagrange Interpolation
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