background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 3 

 

 

W3-1

Interpolacja 

 

funkcja przybliżana 

)

x

(

f

,  

siatka węzłów 

)

x

(

f

f

,

n

,...,

i

,

x

i

i

i

=

0

 

Dla dowolnych, różnych n+1 punktów węzłowych istnieje 
dokładnie jeden wielomian interpolacyjny stopnia, co 
najwyżej n
 taki, że 

i

i

f

)

x

(

P

=

 dla i=0,1,...,n 

 
 
Wzór interpolacyjny Lagrange’a  

=

=

=

n

i

k

k

k

i

k

n

i

i

x

x

x

x

f

)

x

(

P

0

0

 

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 3 

 

 

W3-2

Interpolacja przez rodzinę trójkątną 
Rekurencyjne tworzenie wielomianów interpolacyjnych 

 

Niech 

)

(

,...,

1

,

0

x

k

i

i

i

P

 będzie wielomianem stopnia nie 

większego od k, spełniającym równania węzłów 

k

i

,...,

i

,

i

1

0

k

j

j

i

f

j

i

x

k

i

i

i

P

,...,

0

)

(

,...,

1

,

0

=

=

 

Wtedy zachodzi wzór rekurencyjny 

n

i

i

f

x

i

P

,...,

0

)

(

=

=

 

0

)

(

1

,...,

1

,

0

)

0

(

)

(

,...,

2

,

1

)

0

(

)

(

,...,

1

,

0

i

x

k

i

x

x

k

i

i

i

P

k

i

x

x

x

k

i

i

i

P

i

x

x

x

k

i

i

i

P

=

 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 3 

 

 

W3-3

Metoda 

Aitken’a 

 

0

 

0

0

f

)

x

(

P

 

 

 

 

 

1

x

 

1

1

f

)

x

(

P

 

)

x

(

P

,1

0

 

 

 

 

2

x

 

2

2

f

)

x

(

P

=

 

)

x

(

P

,2

0

 

)

x

(

P

,

2

1

0

   

 

3

 

3

3

f

)

x

(

P

=

 

)

x

(

P

,3

0

 

)

x

(

P

,

3

1

0

 

)

x

(

P

,

,

,

3

2

1

0

   

4

x

 

4

4

f

)

x

(

P

 

)

x

(

P

,4

0

 

)

x

(

P

,

4

1

0

 

)

x

(

P

,

,

,

4

2

1

0

 

)

x

(

P

,

,

,

,

4

3

2

1

0

 

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 3 

 

 

W3-4

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

i

i

i

i

i

i

i

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

P

y

x

x

x

m

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

P

y

x

x

x

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

P

y

x

x

x

x

x

x

P

x

x

x

P

x

x

x

P

x

P

y

x

x

x

x

P

y

x

x

x

x

P

x

P

x

P

x

P

x

P

y

x

x

x

i

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

1

,

2

,

,

1

,

0

1

,

,

1

,

0

1

,

,

1

,

0

2

,

1

,

0

2

,

1

,

0

2

,

2

,

1

,

0

1

,

0

1

,

0

1

,

1

,

0

0

0

0

,

0

3

2

3

,

1

,

0

3

2

,

1

,

0

2

3

,

2

,

1

,

0

3

1

3

,

0

3

1

,

0

1

3

,

1

,

0

3

0

3

3

0

0

3

,

0

3

3

3

3

2

1

2

,

0

2

1

,

0

1

2

,

1

,

0

2

0

2

2

0

0

2

,

0

2

2

2

2

1

0

1

1

0

0

1

,

0

1

1

1

1

0

0

0

0

,

,

1

,

0

,

2

,

1

,

0

,

1

,

0

,

0

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

3

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

2

)

(

)

(

)

(

)

(

1

)

(

0

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

K

K

K

K

K

O

M

M

M

M

M

M

M

K

 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 3 

 

 

W3-5

Reszta wzoru interpolacyjnego:  

 

Jeżeli funkcja 

)

(

f

 ma ciągłe pochodne do rzędu n+1 a 

)

(

P

 jest wielomianem interpolacyjnym stopnia n, to 

)

x

x

(

)

(

f

)!

n

(

)

x

(

P

)

x

(

f

n

i

i

)

n

(

=

+

+

=

0

1

1

1

ξ

 

gdzie 

ξ

 jest pewnym punktem z najmniejszego przedziału 

domkniętego zawierającego  

n

x

,...,

x

,

x

0

 

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 3 

 

 

W3-6

Przykład: 

2

5

1

1

)

x

(

)

x

(

y

+

=

 

 
węzły równoodległe w [-1,1] 

węzły Czebyszewa w [-1,1] 

w=[];x=[];y=[];apr=[]; 
xx=-1:.01:1;yy=1./(1+(5*xx).^2); 
for n=4:16 
h=2/n; 
for i=1:n+1 
x(n,i)=-1+(i-1)*h; 
end 
y(n,1:n+1)=1./(1+(5*x(n,1:n+1)).^2); 
w=polyfit(x(n,1:n+1),y(n,1:n+1),n); 
apr(n,:)=polyval(w,xx); 
end

 

w=[];x=[];y=[];apr=[]; 
xx=-1:.01:1;yy=1./(1+(5*xx).^2); 
for n=4:16 
 
for i=1:n+1 
x(n,1:n+1)=-seqcheb(n+1,2); 
end 
y(n,1:n+1)=1./(1+(5*x(n,1:n+1)).^2); 
w=polyfit(x(n,1:n+1),y(n,1:n+1),n); 
apr(n,:)=polyval(w,xx); 
end

 

 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 3 

 

 

W3-7

-1

-0.5

0

0.5

1

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

 

n=5,6,7 

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 3 

 

 

W3-8

-1

-0.5

0

0.5

1

-4

-3

-2

-1

0

1

2

 

n=8,9,10,11,12 

background image

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 3 

 

 

W3-9

-1

-0.5

0

0.5

1

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

 

 

n=5,6,7 

Instytut Automatyki Politechniki Łódzkiej - Metody Numeryczne wykład 3 

 

 

W3-10

-1

-0.5

0

0.5

1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

 

n=8,9,10,11,12