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则有 y0
同理,y2
验证
P0,1,2( x0 ) P0,1,2( x2
a( x0 x2 )P0,1( x0 ) ) b( x2 x0 )P1,2( x2
a(x0 x2 ) y0 a ) b(x2 x0 ) y2 b
1 x0 x2
1 x2 x0
(i 0,1,2)
y1 P0,1,2( x1
1 记号 :§3 逐步线性插值法 L-法的改进
设 y f ( x)函数表( xi , yi )
x
x0 x1 …… xn
(i 0,1, ..., n) ( xi xj , 当i j), f (x) y0 y1 …… yn
(3.1)
引入记号 :
P0,1, ,k ( x)——节点为 x0 , x1, , xk的k次 L 插值多项式: Lk ( x)
注 : (2)P0,1(x )与 P1,2 (x )两 项 可 换 位 , 等 价 于 节点 无 顺 序 。
加 减
P0,1,2 ( x)
(x
x0 )P1,2( x) ( x x2 x0
x2 )P0,1( x)
? 一般地, 有
P0, 1,...,k ( x)
(x
x0 )P1,2,...,k ( x) ( x xk x0
x xk1 xk xk1
yk
x xk xk1 xk
yk1
(2.5)
P0,1,2 ( x)
x x2 x0 x2
P0,1( x)
x x0 x2 x0
P1,2( x)
(3.2)
注:(1)上式与(2.5)比较可看作由两点 ( x0 , P0,与1(x) ) ( x2 , P1,2(x) ) 的线性插值得到。
即满足
ik
Pi0 ,i1 , ,ik ( x) Lk ( x) y jl j ( x) j i0
Pi j ( x) Pi0 ,i1 , ,ik ( x j )
Pij ( x) f ( xij ) yij , ( j 0,1, , k)
2 逐步插值法的思想 例 已知线性插值
高阶L-插值多项式用低阶 L-插值多项式的组合得到
Pj ( x) f ( x j ) j 0,1,..., k
P0, 1,...,k
(x)
(x
x0
) P1, 2 , ... ,k
(x)(x xk x0
xk
)P0, 1,...,k 1 ( x)
其中P1,2, ,k ( x),P0,1, ( ,k1 x)为k 1次插值多项式。
(3.3)
k 0,1
(2) k次插值多项式Pi0 ,i1 , ,ik ( x)有递推公式
Pj ( x) f ( x j )
(3.4)
Pi0 , i1 ,...,ik
(x)
(x
xi0
)Pi1, i2 ,...,ik
(x)(x xik xi0
xik
)P ( x) i0 , i1 ,...,ik1
k
0,1
其中Pi1 ,i2 , ,ik ( x),Pi0 ,i1 , ,ik1 ( x)为k 1次插值多项式。
xk
)P0, 1,...,k 1 ( x)
,
k 0,1
若成立,即k次插值多项式P0,1, ,k ( x)可由
两点( x0 , P0,1, ,k1 ( x)), ( xk , P1,2, ,k ( x))的
线性插值得到。
定理4(逐步线性插值)已知 y f ( x)数据点( xi , yi) (i 0,1,..., n) ,则 (1) k次插值多项式P0,1, ,k ( x)有递推公式
,则
下证② G(xi ) f (xi ), i 0,1, , k 当i 0或i k时,有
G( x0 ) P ( x 0, 1,...,k1 0 ) f ( x0 ) , G( xk ) P1, 2,...,k ( xk ) f ( xk )
当 i 0, k 时,
G(xi )
( xi
x0 ) f
(xi ) (xi xk x0
xk ) f (xi )
f (xi ) ,
i 1,2, ,k 1
再由插值多项式的唯一性,得 G( x) P .0, 1,...,k ( x) #
分析:只证(3.3), 则要证明两点:
若P0令, 1,...G,k ( x)
(x
x0 )P1,2,...,k
(x)(x xk x0
xk
)P0, 1,...,k 1 ( x) k 0,1
① G(x)为次数不超过k的多项式
② G(xi ) f (xi ), i 0,1, , k
证明:令 G( x) ( x x0 )P1, 2,...,k ( x) ( x xk )P0, 1,...,k1( x) ① G(x)为次数不超过k的多项xk式 显x0 然成立。
说明(:3(.34).3)的的kk次次插插值值多多项项式式PPi00,,i11,, ,,kik((xx))可可由由两两点点((xx0i0,,PP0i,01,i1 ,k,i1k(1x()x),)),
((xxikk,,PPi11, ( 2i2,,,k,ik x( x)))的)的线线性性插插值值得得到到。。
y1
由此,得
) x1 x0
P0,1,2
x2 x2
(x)
P0,1( x1)
x1 x2
x0 x0
P1,2 (
x x2 x0 x2
P0,1( x)
x1) x0
x x0 x2 x0
1 x2
P1,2
(
(
x1
x)
x2
) y1 x2
(3.2)
1
x0
(
x1
x0
)
y1
通 注分
L1( x)
即满足
k
P0,1, ,k ( x) Lk ( x) y jl j ( x)
j0
Pj ( x) P0,1, ,k ( x j )
Pj ( x) f ( x j ) y j , ( j 0,1, , k)
Pi0 ,i1 , ,ik ( x)——节点为 xi0 , xi1 , , xik的k次 L 插值多项式: Lk ( x)
P0,1( x) xLx1(xxx)1
y0
x x
x0 x
y1, P1,2 ( x)
Lxx1
(xx) 1 x
y2Biblioteka x x2 x xy1
0
1
1
0
2
1
1
2
求节点为 x0 , x1, x2 的 P0,1,2( x) L2( x) (抛物线插值)
令 P0,1,2( x) a( x x2 )P0,1( x) b( x x0 )P1,2( x), 满足P0,1,2( xi ) yi ,