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1、拉格朗日插值
6 I$ }' @$ n* G y( q1 K1 S% O. p! q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. J. u( Q' D8 ~* y
/ M a9 }: j3 `% f+ x* T0 K3 efunction y=lagrange(x0,y0,x);2 i8 Y4 D& t u. z g6 m
n=length(x0);m=length(x);) z* Y6 p7 X* J. d3 h7 X- L
for i=1:m: ^/ c x% v( V, n3 u2 L* f
z=x(i); O4 j& A1 S, r, H! A1 R" D, `
s=0.0;
6 O1 Y) i/ C4 [/ z8 _3 A s% ufor k=1:n+ ~! H/ U' M" v
p=1.0;, A8 V6 ~$ q5 d& e1 h# C0 H$ y
for j=1:n3 t9 B' p& }- G s; s
if j~=k
+ ~8 {0 h, I4 |/ jp=p*(z-x0(j))/(x0(k)-x0(j));# k* x9 R, O) w6 y+ i1 D
end0 i }* l7 [$ C. `4 w
end
( N/ u2 w6 G& o( p1 A6 As=p*y0(k)+s;6 f9 f2 [8 l, G- o
end' n% T/ V( P5 _5 c
y(i)=s;. G( P4 w: }6 V3 K. Z
en
9 N) u8 v$ Q, z7 A" B( l/ v; m! k$ A+ v" o0 I1 A4 B
, v+ T5 t4 ^) _: ^/ b
2、分段线性插值+ p. w3 n' @) C: [# L3 N+ Z
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。
3 o2 j0 z; ^) k% b7 c* L3 t1 vy=interp1(x0,y0,x,'method')8 `: [- ~% Z* @
method指定插值的方法,默认为线性插值。其值可为:
% D. s) W- e3 I'nearest' 最近项插值4 N' X$ Y- E+ O1 _, t
'linear' 线性插值
. K3 _" N( x$ `, f4 p5 j( Y'spline' 立方样条插值'cubic' 立方插值。$ o/ m7 U, J5 r6 s1 V# b. @
所有的插值方法要求x0是单调的。4 f) a2 F0 D4 ?! {8 [- U
当x0为等距时可以用快速插值法,使用快速插值法的格式
; o, j* W# e* v5 R: g为 '*nearest'、'*linear' 、'*spline' 、'*cubic'; Z* f2 Z4 F) w* a( y# G
8 d/ \- K- j6 R7 K$ g" o' v3 y2 v
3、三次样条曲线插值
2 K5 D# P1 l* [; l7 f- v5 I" T
6 ?$ n5 [' O, k H# HMatlab中三次样条插值也有现成的函数:
5 }! Z1 N9 ?; A/ _y=interp1(x0,y0,x,'spline');
% @% |& D5 d8 F! Zy=spline(x0,y0,x);, q+ b, @7 m0 S: _; [4 H
pp=csape(x0,y0,conds),: ~7 r# m% l5 w) g
pp=csape(x0,y0,conds,valconds),y=ppval(pp,x)。6 p7 t% Y4 I6 L- E$ i: w
其中x0,y0是已知数据点,x是插值点,y是插值点的函数值。3 J+ X+ }7 D: w7 F, J+ w
: K, c; K* I9 m2 E7 d
: a6 }9 I* |1 Y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
: s/ X- [1 X! i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$ M" `7 @% K; ?6 |; u* h
何种插值方法的选择上。
/ ?% z5 y/ d/ `0 Y! g9 H- I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
$ p9 f' h) N% @# {( A1 }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
) v+ |9 S2 K4 a3 L" E) Y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
. I" i/ _- ~, O+ u" c. q# `1 Z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% F5 V9 \' u8 g a7 l
日插值方法进行插值计算时通常选取 n < 7 。2 b/ v4 i3 D5 I! d* Z
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/ }. f! ^, J6 U4 I& T) l! z: 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。& b e- _. P8 F6 \% T
因而应用十分广泛。3 n* ^ e! z# J
! i S8 q/ M+ a1 q l; ^1 p
]% @. S" S. t) W/ e7 O
" G, O1 v w9 m' p8 n |
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