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x
1、拉格朗日插值
v9 w6 K: F' {5 ?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( C# p K0 W. d4 K
+ N# r& z3 j* ^3 B
function y=lagrange(x0,y0,x);
' Y# s1 Y' q7 Q/ G2 t U( Jn=length(x0);m=length(x);" r% d9 Q' ]% e. C$ t4 u- g
for i=1:m5 f- Q5 U- S1 Q8 W; G# D
z=x(i);: d6 F5 \6 F) ^
s=0.0;
& |4 J5 e3 g$ D1 _& }for k=1:n: d) V6 h u! @/ Z& C4 z* g
p=1.0;/ e$ I5 A% h; _' w3 e$ U" L2 n
for j=1:n
. }8 _" \) p+ w4 S+ Qif j~=k% u1 i9 g* p& [9 A% E$ i/ g
p=p*(z-x0(j))/(x0(k)-x0(j));
0 P* s: b8 W: y) S; n" W0 w. H4 z. B$ aend
r2 }; e( B, r, P" Pend& h' Q5 n- b. {+ Q6 ^
s=p*y0(k)+s;
1 }( M7 J; c4 w6 P# e; @) Z: Vend7 A. Q) S& R3 `5 m9 w) S+ T
y(i)=s;. a. t' u( p: Y7 g6 \
en1 M% ~; ]. }1 N5 t* x
+ h8 w' e# s' ]' R& Y! A* U
7 r7 p, a8 E; i9 q' _( ]
2、分段线性插值
9 V+ G/ g7 ^% D7 r* w, B/ I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。 v7 f4 c; F- t5 I7 ?
y=interp1(x0,y0,x,'method')) {. [) n& w; G3 t: \2 z% U
method指定插值的方法,默认为线性插值。其值可为:
. l+ @7 G C. \3 k5 { m'nearest' 最近项插值
' `7 U) L4 a& a: ~'linear' 线性插值) P! n. z+ B) X% E1 |. B
'spline' 立方样条插值'cubic' 立方插值。9 j6 R+ D, t6 w8 s1 Y3 ]6 y
所有的插值方法要求x0是单调的。$ }- M. F1 g: @- 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
5 x0 Z$ Z2 z; C2 B为 '*nearest'、'*linear' 、'*spline' 、'*cubic'; n( W" O9 \5 \; ?1 u
( l/ F, G; v. @, r1 e1 ^
+ P% K: B6 z$ J; a# A. @5 p
3、三次样条曲线插值
! e6 B/ v; w) L7 O( H5 j8 Z+ ?/ W8 E- s: Q8 x
Matlab中三次样条插值也有现成的函数:7 w; @ |- k4 H
y=interp1(x0,y0,x,'spline');' ]5 U' f& E& {2 q& j
y=spline(x0,y0,x);
& h4 z- i- `" y% e: \pp=csape(x0,y0,conds),5 z( R M/ C" q* @
pp=csape(x0,y0,conds,valconds),y=ppval(pp,x)。8 ]& w8 G# J7 i* ]5 `4 c
其中x0,y0是已知数据点,x是插值点,y是插值点的函数值。5 G0 b# R* p# W; p) x
* M; T" S% O3 v* i; X9 ~
) W7 D- C" Q6 j7 P3 Y! Q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& l* D+ r0 a7 O* d% Q
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2 R& Q2 {2 {/ v C
何种插值方法的选择上。
# l6 k6 k/ j1 ^* V6 m( Z* ]( R) N$ A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 W# ?: d) m" w, k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: H. N- K$ [5 u" o' S% c* b E
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
; r0 F) @8 c1 S( l: r8 V, r( O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: _, y3 q: f) e1 @! m8 _$ x
日插值方法进行插值计算时通常选取 n < 7 。5 u! V0 F: X( x0 f$ E
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0 t5 C5 c( B' i F9 [
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。
# B, h# E& t1 r7 z+ b7 _因而应用十分广泛。
) s+ j4 V. _2 o7 h/ _5 ^1 S/ d+ t" R l7 x- D
/ u: B6 a; G4 }, B( I' J; R- p3 p3 S. s" N; }
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