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1、拉格朗日插值
6 K, {2 }& D, ?+ X# }. M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
8 R3 p3 I; J1 n' L% m& L2 M. g
! B& _! f+ l( J+ jfunction y=lagrange(x0,y0,x);
- m8 ?" V |8 m7 e9 A7 {5 v' ?n=length(x0);m=length(x);
5 O& {2 x# \- V" b V* ?5 sfor i=1:m/ m# H% e3 e( _- R. r3 ^0 i
z=x(i);- E1 Z0 U& j2 U3 @! J) ~: z3 m R/ Z
s=0.0;
3 r, l/ n+ ]% K7 W+ ofor k=1:n
( j3 c( I- h `6 Lp=1.0;
& q' w3 E- b0 Y* A0 n. l7 t A0 hfor j=1:n% q* ^6 k* X' y3 h# s2 t! W
if j~=k
4 h0 D4 U# N, c& \p=p*(z-x0(j))/(x0(k)-x0(j));
) A3 `5 Q; Q& ^/ t) ]1 b5 Jend' g2 I/ E7 g5 t$ U# G& y7 P
end
# q! D" o6 ?( A1 j8 y) Ns=p*y0(k)+s;% s/ `2 X w, u) ]. Q9 z
end
4 t# x6 w( r+ S' C! j: sy(i)=s;* ?- y' A( u6 a7 M6 f- m
en
% E2 `1 H5 [6 H$ w) `& L5 B
9 z% n( l- `; O8 I y: J; {5 e
! j C& |6 Y5 |+ V% j2、分段线性插值* |+ z# D6 |& [
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 @) j7 b) Q/ ^* x( `8 j
y=interp1(x0,y0,x,'method')
( l5 f: \' {6 X& B( u& m* L2 Ymethod指定插值的方法,默认为线性插值。其值可为:2 B. p. u5 r! k- t
'nearest' 最近项插值
/ [ i+ ?6 I1 r" S'linear' 线性插值2 f ]7 }3 O" x6 t8 e& E
'spline' 立方样条插值'cubic' 立方插值。
# ]- `% {; n: A7 k2 u$ y# r: m所有的插值方法要求x0是单调的。
* o: e, f. n& S7 J8 W! _ ?& 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% L+ A1 ^/ F8 k' W1 `4 ^/ p. q
为 '*nearest'、'*linear' 、'*spline' 、'*cubic'9 W2 B& R. `! Z# w
% ^; n* A2 x, m7 Q2 N
: L2 ~ E6 ^& m6 \; {3、三次样条曲线插值
! G" n' |6 |7 v9 [4 u+ z5 t' [( f) \, b( n- f ~2 ^
Matlab中三次样条插值也有现成的函数:% H; W) i. a7 Z, [
y=interp1(x0,y0,x,'spline');
8 X4 A* E7 e3 h: W$ Uy=spline(x0,y0,x);
- t# t8 H# Q7 B. C3 N' u4 Q$ Epp=csape(x0,y0,conds)," m( Y& X' H7 ^5 i- `, Y5 d) G9 i
pp=csape(x0,y0,conds,valconds),y=ppval(pp,x)。
" K. p0 n: U2 U其中x0,y0是已知数据点,x是插值点,y是插值点的函数值。
2 G$ f* l1 q! k! Y5 \0 Q4 N% l3 d- M6 F- M
' y8 B. _2 h1 V+ f
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
. P: e4 u, [" Y, o" W2 G( K5 r8 D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$ _! K- C0 @. p. W2 T: S, ]0 m% {
何种插值方法的选择上。- B6 L3 Z2 ?/ d0 T- {7 `, L2 ?3 n
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 l- r O9 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( b8 \0 X B3 @! R" }
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0 m; L& Z" K- d4 w. B
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
2 ^% a; `% b9 g. ~1 e日插值方法进行插值计算时通常选取 n < 7 。& m# s* u7 l0 q: z S
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; c" @% `8 q# C9 C) I. r) 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。9 [) Z" T3 ~8 J4 g
因而应用十分广泛。
4 B% z( Y: k O9 H& L8 O
! s6 n( d" M. ?$ h7 x; N) t2 Y. t6 q: k k
2 b% {+ g: e$ d( R% T8 w! g2 W |
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