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1、拉格朗日插值
2 t v- T; ^3 E2 L3 Z# }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, s% A( ?9 R l! J6 k) ]8 v
# z: t0 W: e7 R9 C( a9 l
function y=lagrange(x0,y0,x);1 {2 g; a+ [* @6 w
n=length(x0);m=length(x);
/ W: P, s& N; t. A, vfor i=1:m- y5 G4 u7 V* Y1 K5 m
z=x(i);/ z" f: @+ b% Q8 d# ]) y' J
s=0.0;
4 X6 [; y/ K3 R! ^2 U; P; Mfor k=1:n8 N; n9 V3 I' F! v. s
p=1.0;6 a, w l" A' N, e. C
for j=1:n
: {7 c( ^% ^3 T, j+ ]% I# F4 P2 p# }2 tif j~=k
& M l4 B$ T d4 ip=p*(z-x0(j))/(x0(k)-x0(j));# n+ X# e8 S) U6 M( S0 \
end
, x$ @3 x* X9 A3 n" S/ uend" c J$ O+ P3 h4 [
s=p*y0(k)+s;& J. D2 _& Z/ R; p' _6 _' O6 h
end# h1 n& H: i) s- M
y(i)=s;1 J4 u) w9 f' m( f+ J$ j3 d
en
9 }& j1 Y3 T" @2 i
; r% s4 A; e. u
! V) G; U# s7 `2 r) g! @2、分段线性插值. y5 h! k( n; F5 ]) g) [/ c
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。
* A" D% `5 u3 U+ p; @; L; zy=interp1(x0,y0,x,'method')' ~: k0 F; [( N; }2 J
method指定插值的方法,默认为线性插值。其值可为:
, H# F0 j- s% d/ C' {0 R'nearest' 最近项插值
+ B5 V* t0 r+ ]9 g'linear' 线性插值, W1 X& ~3 p2 w+ x- q/ A! a
'spline' 立方样条插值'cubic' 立方插值。
p& o4 f. o M" `: l$ J+ B所有的插值方法要求x0是单调的。/ h. L9 e2 u( E% L1 S
当x0为等距时可以用快速插值法,使用快速插值法的格式; [# ^" U( f' M( J/ A4 [' Z) Y! f& e3 W
为 '*nearest'、'*linear' 、'*spline' 、'*cubic'3 Y! M* `7 n; Z. C& i# l
6 a/ M8 p5 L4 U! p h
- H* X1 Z6 B; E& ~9 k5 s! v4 L3、三次样条曲线插值& S( B1 T& Y9 G+ h
' S! U# d: C# O; m8 wMatlab中三次样条插值也有现成的函数:
C+ y y5 X& O; S$ E# h' F7 {y=interp1(x0,y0,x,'spline');
" Z2 I1 _) j1 H( g4 O dy=spline(x0,y0,x);% u: c1 ^0 B1 @3 a4 B$ g& o o
pp=csape(x0,y0,conds),
8 Z L. ^! A& ^5 q0 p/ opp=csape(x0,y0,conds,valconds),y=ppval(pp,x)。
$ {0 f m3 g, V' p- b- O( m其中x0,y0是已知数据点,x是插值点,y是插值点的函数值。
w7 P) J! P% K* O* k
: [+ ?* \) O5 h4 M
4 i3 b7 l2 K# \' _* |5 Y; J* L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3 b4 e9 r# O* G" o! I0 Z. v ~: |
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
$ Z' f4 `- G8 e9 C" l/ N何种插值方法的选择上。
, C1 e# ^6 i7 y. B# Z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
$ X8 k, j9 G* n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2 w9 t4 G0 d" x4 I
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
; J% e% w+ p- [2 [6 o, 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6 ^& U M9 n+ `; p& d
日插值方法进行插值计算时通常选取 n < 7 。
" O+ e# z# h+ H' I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
% X6 I" }8 d# e4 G) t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。
3 e! s+ K- _7 P因而应用十分广泛。3 g; d- ^. T- n( Y, C
8 ~5 G% I2 N# Z* C, i/ ]. g5 r2 B$ i
1 h5 Y& z; Z! Y7 n9 i3 i
$ r9 E# O2 g) s0 p$ _ [3 W |
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