构造切触有理插值的一种方法
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矩形网格上两类二元有理插值函数
王成伟
【期刊名称】《北京服装学院学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2001(021)002
【摘要】得到了矩形网格上两类二元有理插值函数存在的判别准则及有理插值函数的具体表示形式,并给出了数值算例.
【总页数】6页(P74-79)
【作者】王成伟
【作者单位】北京服装学院基础课部,北京,100029
【正文语种】中文
【中图分类】O241.5
【相关文献】
1.矩形网格上两类二元有理插值的存在性问题 [J], 王成伟
2.矩形网格上基于Lebesgue常数最小带缺项的二元重心有理插值 [J], 余乃亮;赵前进
3.两类二元有理插值函数存在性及其算法 [J], 崔蓉蓉
4.矩形网格上二元矩阵切触有理插值的新方法 [J], 经慧芹;张桂芳;廖永宜
5.矩形网格上的二元切触有理插值 [J], 荆科;康宁
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二元有向向量的有理插值公式
顾传青;陈之兵
【期刊名称】《合肥工业大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】1993(016)004
【摘要】在Vector Valued Rational Interproants Ⅱ一文中,Graves-Morris在实用背景下提出了有向向量有理插值,本文将此推广到二元的情形,从而建立了二元有向向量有理插值,给出的计算实例说明了插值公式的有效性。
【总页数】4页(P117-120)
【作者】顾传青;陈之兵
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】O241.3
【相关文献】
1.二元切触有理插值公式 [J], 荆科;康宁
2.二元有理插值公式 [J], 荆科;康宁
3.二元Thile型向量有理插值的误差公式 [J], 顾传青
4.矩形网格上二元有理插值的表现公式 [J], 崔蓉蓉
5.基于Taylor算子的二元向量切触有理插值 [J], 经慧芹
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常见的插值方法及其原理1. 拉格朗日插值法(Lagrange Interpolation)拉格朗日插值法是一种基于多项式的插值方法,通过n+1个已知点的函数值来构造一个n次多项式。
具体的计算公式如下:L(x) = Σ[yk * lk(x)], k=0 to n其中yk为已知点(xi, yi)的函数值,lk(x)为拉格朗日基函数,定义为:lk(x) = Π[(x - xj)/(xi - xj)], j=0 to n, j≠k拉格朗日插值法的原理是通过构造一个通过已知点的n次多项式,来代替未知函数的近似值。
利用拉格朗日基函数的性质,可以保证插值多项式通过已知点。
2. 牛顿插值法(Newton Interpolation)牛顿插值法是一种递推的插值方法,通过已知点的函数值和差商来逐步构造插值多项式。
差商的定义如下:f[x0]=y0f[x1]=(f[x1]-f[x0])/(x1-x0)f[x2]=(f[x2]-f[x1])/(x2-x1)...f[xn] = (f[xn] - f[xn-1]) / (xn - xn-1)利用差商的定义,可以得到牛顿插值多项式的表达式:N(x) = f[x0] + f[x0, x1](x-x0) + f[x0, x1, x2](x-x0)(x-x1) + ... + f[x0, x1, ..., xn](x-x0)(x-x1)...(x-xn)牛顿插值法的原理是通过递推计算差商来得到插值多项式。
通过使用差商来处理已知点的函数值差异,可以得到更高次的插值多项式。
3. 样条插值法(Spline Interpolation)样条插值法是一种基于分段低次插值函数的插值方法,常用的是三次样条插值。
样条插值法通过寻找一组分段函数,使得满足原函数的插值条件,并要求函数在每个插值点处的函数值、一阶导数和二阶导数连续。
这样可以保证插值函数在每个插值点处的平滑性。
三次样条插值法的原理是将整个插值区间划分为多个小区间,在每个小区间内使用三次多项式进行插值。
二阶切触有理插值算子的构造方法马锦锦【摘要】通过引入二阶插值算子,给出了一种较为简便的构造切触有理插值的新方法和一种新型的切触有理插值公式.如果用该方法所得插值函数次数较高,还可以通过引入多个参数的方法,对所构造的有理插值函数进行降次.该方法比常用的连分式方法更为简便易行,具有较强的实用价值.【期刊名称】《重庆科技学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2015(017)005【总页数】3页(P101-103)【关键词】二阶插值算子;切触有理插值;降次;参数;连分式【作者】马锦锦【作者单位】安徽建筑大学数理学院,合肥230601【正文语种】中文【中图分类】O241.3已有的切触有理插值研究方法大多是基于连分式的方法[1-3],这些方法运算量较大,并且运算也会受到特定条件的限制,不便于实际操作。
本次研究引入二阶插值算子,给出一种较为简便的构造切触有理插值的新方法。
首先讨论切触有理插值问题。
定义1:切触有理插值[4]。
设x0<x1<x2<…<xm,寻求有理分式函数,使得切触有理插值理论与应用是有理逼近领域的核心构成部分,是计算数学学科中最引人关注的课题。
切触有理插值是对一般有理插值的推广 [4],类似的有多项式插值中的Hermite插值 [5]。
尽管切触有理插值比一般有理插值形式复杂,但其应用性更强,在量子力学、量子场论、原子和分子物理、控制论和数值分析等科学领域都有非常广泛的应用。
传统方法构造的切触有理插值比一般有理插值形式复杂,在应用过程中带来很多不便,比如结构繁琐、计算量大。
为克服这些缺点,利用多项式插值构造插值基函数,引入一种新型的二阶插值算子,用于构造切触有理插值函数。
如果构造的切触有理插值次数较高,可以通过引入参数的方法,将所构造切触有理插值函数的分子分母同时降低次数,给出形式较为简洁的低次切触有理插值,因而在实际应用中可以极大地减少计算量。
步骤一:给出用于构造插值基函数的多项式插值。
自适应Newton-Thiele有理插值及应用
李麟;檀结庆;邢燕
【期刊名称】《合肥工业大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2024(47)1
【摘要】二元连分式插值是二元有理插值的重要组成部分;文章在前人研究的基础上,对Newton-Thiele有理插值构造过程进行改进。
针对Newton-Thiele有理插值在插值过程出现逆差商不存在的情况,传统的解决方法是将相应的Thiele型插值连分式转换为Newton插值多项式,然而该处理方法会导致计算复杂度的增加。
借鉴相关文献在一元有理插值上的选点方法,文章给出一种带终止条件的自适应贪婪选点算法,即在给定插值点中根据自适应条件筛选出局部点对函数进行构造,以提高Newton-Thiele有理插值函数构造过程的稳定性,提升运算效率。
对非线性函数的插值结果表明:该算法的插值效果较好、误差较小;同时将该算法应用到图像修复中,并与其他相关算法的修复效果进行对比,进一步验证了该算法的有效性。
【总页数】8页(P137-144)
【作者】李麟;檀结庆;邢燕
【作者单位】合肥工业大学数学学院
【正文语种】中文
【中图分类】O242.2
【相关文献】
1.Newton-Thiele插值方法在图像放大中的应用研究
2.基于Newton-Thiele有理插值的误码隐藏
3.一种基于Newton-Thiele型有理插值曲面的图像缩放方法
4.一种三元Newton-Thiele型有理插值方法
5.关于Newton-Thiele型二元有理插值的存在性问题
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构造给定极点的有理插值新方法张玉武【期刊名称】《《安庆师范学院学报(自然科学版)》》【年(卷),期】2019(025)003【总页数】4页(P7-9,15)【关键词】计算数学; 极点; 有理函数; 插值【作者】张玉武【作者单位】六安职业技术学院基础部安徽六安237158【正文语种】中文【中图分类】O24插值法是一种古老的数学方法,基本做法是通过给定已知点的信息,构造一函数,估算其他点处的函数值,常用的插值方法有多项式插值、有理函数插值等。
常用的多项式插值方法有Lagrange插值、New ton插值、Herm ite插值等,它具有结构简单便于构造、插值函数存在且唯一的特点[1]。
对于插值节点较少时效果较好,当等距插值节点增多时,会出现激烈的震荡,产生Runge现象。
有理函数插值常用的有Thiele型连分式插值、重心有理插值等,它比多项式插值要复杂得多,主要表现在有理函数插值未必一定有解、难以避免极点的存在和控制极点位置等。
本文基于多项式插值,给出构造给定极点的有理插值新方法,数值例子表明新方法具有较好的逼近效果。
1 有理函数插值设是被插值函数的个节点,记设所谓有理函数插值就是通过构造有理分式函数满足构造有理插值函数需要通过(1)、(2)式求解线性方程组,计算量较大。
基于逆差商的Thiele型连分式插值是构造有理插值函数常用方法[2],通过构造如下形式的连分式函数为f(x)在节点处的l阶逆差商,其中,使得成立。
Thiele型连分式插值,不需要求解线性方程组也可以实现有理插值函数的求解,而且具有表达式简单、计算方便的优点,然而,它无法避免极点的出现,也无法控制极点的位置。
对于给定极点的有理插值,朱功勤等[3]、张澜等[4]基于Thiele型连分式插值分别给出了给定极点的有理函数插值的构造方法。
Schneider等给出了重心有理插值方法[5],其公式为其中称为插值权,若ui≠0,可以使得成立。
Schneide等指出,如果插值函数在上没有极点,那么。
第29卷第10期 2006年10月合肥工业大学学报(自然科学版)J OU RNAL OF H EFEI UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GYVol.29No.10 Oct.2006 收稿日期:2005210219;修改日期:2005212209作者简介:朱功勤(1938-),男,安徽萧县人,合肥工业大学教授,博士生导师.构造切触有理插值的一种方法朱功勤, 马锦锦(合肥工业大学理学院,安徽合肥 230009)摘 要:切触有理插值是Hermite 插值的一种推广,已有的构造切触有理插值方法都与连分式相联系,因此其算法可行性是有条件的,且计算量较大,讨论无条件的构造切触有理插值的方法具有实际应用价值。
利用凸组合方法可方便地构造出数量值切触有理插值函数或向量值和矩阵值函数,其构造过程公式化,便于在计算机上实现,且计算量较小,具有广阔的应用前景。
关键词:切触插值;凸组合方法;插值公式;参数.中图分类号:O241.5 文献标识码:A 文章编号:100325060(2006)1021320204A w ay of constructing osculatory rational interpolationZHU G ong 2qin , MA Jin 2jin(School of Sciences ,Hefei University of Technology ,Hefei 230009,China )Abstract :Osculatory ratio nal interpolation is a generalization of Hermite interpolation.As t he existing met hods of co nstructing o sculatory rational interpolation are all related to continued f ractions ,t he fea 2sibility of t heir algorit hms is conditional and t hey need a large amount of calculation.In t his paper ,t he met hod of convex combination is used to construct t he osculatory rational interpolating f unction.The p resented met hod can also be used to const ruct conveniently t he vector 2valued osculatory rational interpolating f unction or t he mat rix 2valued o sculatory rational interpolating f unction.The course of const ructing is formulary and convenient to realize on t he comp uter ,and it needs a small amount of calculation ,so t he p resented met hod has a bright application f ut ure.K ey w ords :o sculatory interpolation ;met hod of convex co mbination ;interpolating formula ;parameter 设x 0<x 1<…<x n ,所谓切触有理插值问题,就是寻求有理分式函数p (x )/q (x ),使得d d x kp (x )q (x )x =x i=f (k )i(k =0,1,…,s i -1;i =0,1,…,n )(1)其中,p (x )、q (x )为实系数多项式;f i =f (x i )。
文献[1,2]利用连分式方法给出了构造切触有理插值的递推算法,这些算法可以称之为经典的方法。
文献[3]利用代数方法证明了切触有理插值问题有解的充要条件;文献[4]也给出了一种构造切触有理插值的方法。
上述结果虽然很好,但不便于实际应用。
所谓向量值切触有理插值问题,就是寻求向量值有理分式,即N (x )Q (x )=(n 1(x ),…,n d (x ))Q (x )使得d d xkN (x )Q (x )x =xi=V (k )i(k =0,1,…,s i =1;i =0,1,…,n )(2)其中,Q (x )和n j (x )(j =1,…,d )是实系数多项式,记M =6ni =0s i -1。
文献[5]利用连分式及Samelson 逆给出构造向量值切触有理插值函数的方法,但算法可行性是有条件的,且计算量较大。
本文引入有理基函数,利用凸组合[6]方法,给出一种构造切触有理插值函数的方法。
为简化计算,针对s i =2(i =0,1,…,n )进行讨论。
1 预备知识对于给定的x 0<x 1<…<x n ,记w i (x )=(x -x 0)…(x -x i-1)(x -x i+1)…(x -x n )(3)它是右端不含因子(x -x i )的n 次多项式。
因此[w i (x )]2是2n 次多项式,记D =dd x。
容易看出w i (x l )=0,i ≠l (i ,l =0,1,…,n ),而w i (x i )=D w i (x )x =x i )定义有理分式函数如下,即βi (x )=[w i (x )]2Q (x )(4)其中Q (x )=[w 0(x )]2+[w 1(x )]2+…+[w n (x )]2=6ni =0[w i (x )]2(5)直接验证可知βi (x )具有如下性质:(1)βi (x )是有理分式函数,即βi (x )∈R (2n ,2n ),分子、分母都是2n 次多项式;(2)βi (x l )=1 i =l 0 i ≠l (i ,l =0,1,…,n );(3)D βi (x l )=0 (i ,l =0,1,…,n )。
事实上D βi (x )=1[Q (x l )]2{Q (x )2w i (x )w ′i (x )-[w i (x )]2[2w 0(x )w ′0(x )+2w 1(x )w ′1(x )+…+2w n (x )×w ′n (x )]}而 Q (x l )=[w l (x l )2]≠0于是D βi (x l )=1[Q (x l )]2{[w l (x l )]22w i (x l )×w ′i (x l )-[w i (x l )]2[2w 0(x l )×w ′0(x l )+…+2w n (x l )w ′n (x l )]}当i ≠l 时D βi (x l )=1[Q (x l )]2{[w l (x l )2・0-0・[2w l (x l )w ′l (x l )]}=0当i =l 时D βi (x i )=1[Q (x i )]2{[w i (x i )]22w i (x i )×w ′i (x i )-[w i (x i )]2[0+…+2w i (x i )w ′i (x i )+…+0]}=02 切触有理插值公式先讨论数量切触有理插值问题。
设给定x 0<x 1<…<x n 及相应函数值f (x i )和导数值f ′(x i )(i =0,1,…,n ),引入插值算子如下:p i (x )=(x -x i )f ′(x i )+f (x i )(i =0,1,…,n )(6)显然p i (x i )=f (x i ),p ′(x i )=f ′(x i )(i =0,1,…,n )。
利用插值算子p i (x )及βi (x )作线性组合,即R (x )=6ni =0βi(x )p i(x )(7)(7)式为数量切触有理插值公式。
由βi (x )的性质(2)可知R (x l )=6ni =0βi(x l)p i(x l)=βl (x l )p l (x l )=p l (x l )=f (x l )(l =0,1,…,n )R ′(x )=6ni =0β′i (x )p i (x )+βi (x )p ′i (x )由βi (x )的性质(3)及(6)式可知R ′(x l )=6ni =0[β′i(x l)p i(x l)+βi (x l )p ′i (x l )]=βl (x l )p ′l (x l )=p ′l (x l )=f ′(x l )(l =0,1,…,n )易看出R (x )∈R (2n +1,2n )。
例1 x 0=0,x 1=1,f (0)=1,f ′(0)=2,f (1)=2,f ′(1)=3。
试求满足插值条件的有理函数。
解 由(6)式知插值算子为p 0(x )=2x +11231 第10期朱功勤,等:构造切触有理插值的一种方法p 1(x )=3x -1由(4)式知β0(x )=(x -1)2(x -1)2+x 2β1(x )=x2(x -1)2+x 2由(7)式得R (x )=61i =0βi(x )p i(x )=(x -1)2p 0(x )+x 2p 1(x )(x -1)2+x2=5x 3-4x 2+12x 2-2x +1直接验证知R (x i )=f (x i ),R ′(x i )=f ′(x i ),i =0,1。
值得指出的是:R (x )分子、分母多项式次数比用连分式方法所得的结果R (x )=5x 2-x -23x -2高一次。
但可采用下面方法将分子或分母多项式降低1次。
引入参数α0、α1,考虑有理分式函数R (x )=α0(x -1)2p 0(x )+α1x 2p 1(x )α0(x -1)2+α1x 2(8) 利用2多项式相等的充要条件,选择参数α0、α1,使分子多项式或分母多项式次数降低1次。
以降低分子多项式次数为例,选择参数α0、α1,使2α0+3α1=0,即分子多项式中x 3系数为0,将p 0(x )、p 1(x )及α0、α1代入(8)式得R (x )=7x 2-3-x 2+6x -3虽然用(7)式构造出的有理分式函数次数高一点,但由于构造方法简单,在实际应用时还是可取的。
下面重点讨论向量值切触有理插值函数的构造问题。
对给定的x 0<x 1<…<x n 及相应的向量V (x i )和导数值V ′(x i )(i =0,1,…,n ),定义n +1个插值算子。