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1、拉格朗日插值: H6 \7 I4 {9 {
用多项式函数(10.2)作为插值函数时,希望通过解方程组(10.3)而得到待定系数
. ] G3 S. N/ u. g3 k8 |; U1 E/ q& o0 m& ~$ v5 r1 W
function y=lagrange(x0,y0,x);& H, ?' u& w& u3 t
n=length(x0);m=length(x);
+ k# J9 f+ N. e- f3 r7 f' _for i=1:m
( P5 C* z) t8 Y: \$ r: D+ tz=x(i);7 [" A( p& l$ c& X% Q
s=0.0; p9 U$ P8 N" ` _4 q
for k=1:n
4 q% L- @$ g, K- `# V# ip=1.0; U. Q4 F. Z% p. Y. o' U$ c
for j=1:n0 I8 J' s' i, o8 m1 A/ }
if j~=k; b5 |8 H2 B* A; O1 O* D
p=p*(z-x0(j))/(x0(k)-x0(j));% ?" m4 q% X2 _8 @7 K$ Y$ f
end2 j6 e$ ?' p4 h3 \0 h9 C
end
7 F, M! C/ ?$ M* i/ us=p*y0(k)+s;) d1 q- P3 @0 M; J6 X3 z
end5 Q, z) h1 Q7 k7 F# a" {% g
y(i)=s;
" n% r& b& R! Ien
% y' x6 q. V! u! z. V; M! w) A5 m( Y: j: N7 y0 S1 h
0 ^1 ~6 D& M e. b8 p2、分段线性插值
* j4 a# h! W- c/ o* |5 N" [0 M7 P用Matlab实现分段线性插值不需要编制函数程序,Matlab中有现成的一维插值函数interp1。0 X7 b. @; i5 k$ o4 W
y=interp1(x0,y0,x,'method')
: V6 h& W/ W& L2 x: |" F2 |: Vmethod指定插值的方法,默认为线性插值。其值可为:
; M7 K' d- l1 C. g) t'nearest' 最近项插值
1 U" u" O6 ~" P' `* Q'linear' 线性插值
5 }" Z* a7 u# ~- C1 ['spline' 立方样条插值'cubic' 立方插值。4 C2 a" T. I0 a+ K/ P7 l
所有的插值方法要求x0是单调的。3 \8 @3 D! L h6 R7 R
当x0为等距时可以用快速插值法,使用快速插值法的格式
W* l5 X+ n6 d. N为 '*nearest'、'*linear' 、'*spline' 、'*cubic'
+ i+ [( J+ J2 W. t( Y: S- A2 M6 N$ r
; P7 x7 q- ]5 W: @. T. }7 R( H/ W9 A% M
3、三次样条曲线插值
J" b& A2 b3 j$ Q2 U1 w; R. p6 e; Y! r5 ?3 H3 I
Matlab中三次样条插值也有现成的函数:5 E( i) I: M7 {0 {5 A
y=interp1(x0,y0,x,'spline');9 m6 H5 ?% { ]- v0 j+ L6 Y& ^
y=spline(x0,y0,x);
: s' A% _3 M3 opp=csape(x0,y0,conds),8 V+ C9 i0 S( l1 U0 x
pp=csape(x0,y0,conds,valconds),y=ppval(pp,x)。) {2 }2 k2 o F. n F4 I4 V& r
其中x0,y0是已知数据点,x是插值点,y是插值点的函数值。
" U, G* h2 K; g' a& |) q; P* m' Q) d7 o
. U1 W5 o; x' X$ R+ [插值技术(或方法)远不止这里所介绍的这些,但在解决实际问题时,对于一位插值问题: J/ I2 S& I+ R0 l- ?) F
而言,前面介绍的插值方法已经足够了。 剩下的问题关键在于什么情况下使用、 怎样使用和使用4 i: g e! h' Y9 f% T" |! y
何种插值方法的选择上。
( t' z, V6 l" D, j7 M- u拉格朗日插值函数在整个插值区间上有统一的解析表达式,其形式关于节点对称,光滑性
" D* ^4 F0 G( l& {' e0 I+ |; q4 L好。但缺点同样明显,这主要体现在高次插值收敛性差(龙格现象);增加节点时前期计算作
- i; X% U8 r5 B; q废,导致计算量大;一个节点函数值的微小变化(观测误差存在)将导致整个区间上插值函数( h$ |2 s3 }/ z9 y# t
都发生改变,因而稳定性差等几个方面。因此拉格朗日插值法多用于理论分析,在采用拉格朗
0 r1 T1 _& U( l3 n* I: D" |0 |日插值方法进行插值计算时通常选取 n < 7 。
9 ^( f9 y( j) [5 z( {# ?3 {8 A分段线性插值函数(仅连续)与三次样条插值函数(二阶导数连续)虽然光滑性差,但他
: u# t) C+ F' O! I5 B& d们都克服了拉格朗日插值函数的缺点,不仅收敛性、 稳定性强,而且方法简单实用,计算量小。! I4 b8 M( d* ?! U0 A G0 q! l
因而应用十分广泛。1 y2 M9 t6 R. c: K% `5 g
5 i' g0 m2 y9 N+ I% q2 k5 x, P% q5 h. N
" h7 C6 F0 T2 v) @: n7 q3 H
2 I' A" K/ x1 U1 o1 e" o |
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