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1、拉格朗日插值" n& r" [; u2 L" c) n8 d
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, Q" k& T2 K0 i7 m4 G/ `
+ [9 W. i; s8 W& H; v5 I
function y=lagrange(x0,y0,x);
1 \! I, N( k2 ^. |4 o4 @n=length(x0);m=length(x);! r9 z- @9 K( X6 v
for i=1:m
2 U& b3 P; n7 H0 x$ Gz=x(i);" ^# p( y) V) W/ A$ ]: E
s=0.0;
3 h+ K' M/ M! Lfor k=1:n6 n! _5 E, f. Z. y: g4 [* q. b3 u; G
p=1.0;# t& Z; r+ |; H' C7 W1 x0 o" f2 X9 Y
for j=1:n8 |# `: d8 {1 @1 }" |# z% ]7 h
if j~=k' ]) M! A' [# r1 j2 r: n# D
p=p*(z-x0(j))/(x0(k)-x0(j));# }4 N" v* t0 F% c
end
3 ?8 i; h+ Z4 U. |9 U. Kend) U) s$ ?5 F6 n# I' h
s=p*y0(k)+s;
% r/ A, j5 g I6 |* T# j* Uend o6 {& K$ p7 F5 C) J
y(i)=s;+ {* R2 Y2 D! w9 `+ Y5 U4 Q
en
; u' ~, i: G1 W5 j( ~
) o0 ]$ J: ~0 F$ B, I) C, a% w5 y3 [2 O: L0 U9 i2 H7 k
2、分段线性插值
3 _0 r$ S! O" S5 `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。
x" }, ^7 N' x, Ky=interp1(x0,y0,x,'method')
7 n; T$ K8 I# \9 ^. Q( gmethod指定插值的方法,默认为线性插值。其值可为:: A$ y* ?" M& P/ G
'nearest' 最近项插值1 U) H4 | c8 ]
'linear' 线性插值
- L9 @( b) O! R, t4 G: Y; r, n5 h'spline' 立方样条插值'cubic' 立方插值。
# k; K) l% F4 p/ [, Z所有的插值方法要求x0是单调的。
9 q1 M- ^) S4 d9 t当x0为等距时可以用快速插值法,使用快速插值法的格式% }6 a3 ?0 q6 C6 I. E! z
为 '*nearest'、'*linear' 、'*spline' 、'*cubic'4 T- N% r1 u9 O/ x# S2 k# @1 {5 d( j2 j
( ^: q: p: q1 ]& i" g$ o, ~/ I, U
3、三次样条曲线插值+ s6 f& W3 D8 ^0 V% z. d5 `8 t% S
. F; L7 }/ ~1 O* e8 E
Matlab中三次样条插值也有现成的函数:
9 \8 C- G J% o, i/ W( z. fy=interp1(x0,y0,x,'spline');6 @$ b( I. Z8 m- S- f+ m) }) e! q
y=spline(x0,y0,x);
; {* Q% g2 c8 c* vpp=csape(x0,y0,conds),# B& T* |- c/ B6 ?! j" l
pp=csape(x0,y0,conds,valconds),y=ppval(pp,x)。
) g$ v( O! Q+ b0 }) 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。
. L8 z4 q2 ^! n" i
# x. ^. j' G; h% s+ \
0 n8 a( m' g4 T9 A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
. X! W3 u, R4 d- Z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
, H! `& x+ L: F' K3 T何种插值方法的选择上。
% }$ q* d; l7 H0 V+ v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
1 E# G5 k# Z9 H9 S2 B1 G, u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6 u f9 I1 H" \
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" f" p- K( S) _- M, C2 P$ o2 ?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
1 l% k& I. d% u2 ^日插值方法进行插值计算时通常选取 n < 7 。
+ X# r3 I1 ~7 l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* p& g. \5 y7 u: 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。5 p# x2 s9 Q- N& o0 c8 ^" H
因而应用十分广泛。
3 [3 \. W3 r& d* A
) V3 |( u+ S9 w0 c# s& {5 G
. ^" ?/ r' [& C/ y1 M4 P' F( e6 x9 Y6 }" O' W- R. U; b3 L
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