求插值法的计算公式函数公式。

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2024-01-08 10:30 标签： 插值法的计算公式
2023-04-13 10:56 来源：网友分享650插值法公式是一种利用已知函数值推测未知值的数值分析方法，广泛应用于求解未知函数值、校正函数特征参数值、波形重建、信号处理等问题，主要形式有线性插值、二次插值、改进的拉格朗日插值法以及三次样条插值等。插值法公式是一种利用已知的信息来推测未知的函数值的方法，它属于数值分析范畴。它通过在已知的函数值点上插入多项式，以求解函数的新值。插值法的基本思想是，在已知数据点上构造一个函数，并通过它来估算未知数据点的值。在插值过程中，构造函数称为插值函数，未知函数也称为插值函数，它是一个连续函数。插值法公式的主要形式有：(1) 线性插值法：根据之前的两个已知的数据点，用直线的方式拟合出来的函数，称为线性插值函数。(2) 二次插值：把前两个已知数据点之间的曲线拟合出来，用二次函数来表示，主要用到一元二次方程式和一元三次方程式。(3)改进的拉格朗日插值法：它是一种结合了线性插值和二次插值的混合插值方法，可以给出具有较好精度的插值函数。(4)三次样条插值：它是在给定数据点上采用三次样条曲线拟合曲线，并利用之于求解未知函数的函数值的方法。拓展知识：一般来说，插值法常见的应用有求解未知函数的值、校正函数特征参数的值和计算方程的近似解等。还有一些应用程序，如波形重建、信号处理以及某些图形计算中也经常用到插值法。此外，插值法在仪器测量中也有广泛应用，例如在温度、流速等参数测量中，如果需要求取温度或流速在两个参考点中间的准确值，就可以用插值法来求解。上一篇：个体工商户营业执照和税务登记证合并12月1日起实施下一篇：操作风险的概述?还没有符合您的答案？立即在线咨询老师 免费咨询老师圈子官方活动圈子 加入初级考试交流圈 加入实操考试交流圈 加入会计交流群 会计考证交流群 会计问题解答群
公式就是：Y=Y1+(Y2-Y1)×(X-X1)/(X2-X1)。通俗地讲，线性内插法就是利用相似三角形的原理，来计算内插点的数据。内插法又称插值法。根据未知函数f（x）在某区间内若干点的函数值，作出在该若干点的函数值与f（x）值相等的特定函数来近似原函数f（x），进而可用此特定函数算出该区间内其他各点的原函数f（x）的近似值，这种方法，称为内插法。按特定函数的性质分，有线性内插、非线性内插等；按引数（自变量）个数分，有单内插、双内插和三内插等。线性插值是指插值函数为一次多项式的插值方式，其在插值节点上的插值误差为零。线性插值相比其他插值方式，如抛物线插值，具有简单、方便的特点。线性插值的几何意义即为概述图中利用过A点和B点的直线来近似表示原函数。线性插值可以用来近似代替原函数，也可以用来计算得到查表过程中表中没有的数值。
本回答被网友采纳线性插值是一种简单的插值方法，用于在两个已知数据点之间估算一个新的数据点。假设我们有两个已知数据点：(x1, y1) 和 (x2, y2)，我们想要在这两个点之间的某个位置 x 处估算对应的 y 值。线性插值的计算公式如下：y = y1 + (x - x1) * (y2 - y1) / (x2 - x1)其中，x 是我们要估算的位置，y 是在位置 x 处估算得到的 y 值，x1 和 y1 是第一个已知数据点的坐标，x2 和 y2 是第二个已知数据点的坐标。这个公式利用了两个已知数据点之间的线性关系，根据位置 x 在 x1 和 x2 之间的比例来估算对应的 y 值。当 x = x1 时，y = y1；当 x = x2 时，y = y2；当 x 在 x1 和 x2 之间时，y 通过线性插值计算得到。
1、数值分析报告班 级：专 业： 流水号：学 号：姓 名： 常用的插值方法序言在离散数据的基础上补插连续函数，使得这条连续曲线通过全部给定的离散数据点。插值是离散函数逼近的重要方法，利用它可通过函数在有限个点处的取值状况，估算出函数在其他点处的近似值。 早在6世纪，中国的刘焯已将等距二次插值用于天文计算。17世纪之后，牛顿、拉格朗日分别讨论了等距和非等距的一般插值公式。在近代，插值法仍然是数据处理和编制函数表的常用工具，又是数值积分、数值微分、非线性方程求根和微分方程数值解法的重要基础，许多求解计算公式都是以插值为基础导出的。插值问题的提法是：假定区间a，b上的实值函数f（x）在该区间上 n1个互2、不相同点x0，x1xn 处的值是f（x0），f（xn），要求估算f（x）在a，b中某点的值。其做法是：在事先选定的一个由简单函数构成的有n1个参数C0，C1，Cn的函数类(C0，C1，Cn)中求出满足条件P（xi）f（xi）（i0，1， n）的函数P(x)，并以P(x)作为f(x)的估值。此处f（x）称为被插值函数，x0，x1，xn称为插值结(节)点，(C0，C1，Cn)称为插值函数类，上面等式称为插值条件，（C0，Cn）中满足上式的函数称为插值函数，R（x） f（x）P（x）称为插值余项。求解这类问题，它有很多种插值法，其中以拉格朗日(Lagrange)插值和牛顿(Newton)插值为代表的3、多项式插值最有特点，常用的插值还有Hermit插值，分段插值和样条插值。一拉格朗日插值1.问题提出：已知函数在n+1个点上的函数值，求任意一点的函数值。说明：函数可能是未知的；也可能是已知的，但它比较复杂，很难计算其函数值。2.解决方法：构造一个n次代数多项式函数来替代未知（或复杂）函数，则用作为函数值的近似值。设，构造即是确定n+1个多项式的系数。3.构造的依据：当多项式函数也同时过已知的n+1个点时，我们可以认为多项式函数逼近于原来的函数。根据这个条件，可以写出非齐次线性方程组：其系数矩阵的行列式D为范德萌行列式：故当n+1个点的横坐标各不相同时，方程组系数矩阵的行列式D不等于零，故方程组4、有唯一解。即有以下结论。结论：当已知的n+1个点的横坐标各不相同时，则总能够构造唯一的n次多项式函数，使也过这n+1个点。4.几何意义5举例：已知函数，求。分析：本题理解为，已知“复杂”函数，当x=81,100,121,144时，其对应的函数值为：y=9,10,11,12，当x=115时，求函数值。解：（1）线性插值：过已知的（100,10）和（121,11）两个点，构造1次多项式函数，于是有则。（2）抛物插值：构造2次多项式函数，使得它过已知的（100,10）、（121,11）和（144,12）三个点。于是有2次拉格朗日插值多项式： 则有10.722755505364206.拉格朗日n次插值5、多项式公式：其中称为基函数（k=0,1,.,n），每一个基函数都是关于x的n次多项式，其表达式为：拉格朗日公式特点：1把每一点的纵坐标单独组成一项；2.每一项中的分子是关于x的n次多项式，分母是一个常数；3.每一项的分子和分母的形式非常相似，不同的是：分子是，而分母是7.误差分析（拉格朗日余项定理），其中在所界定的范围内。针对以上例题的线性插值，有函数在100,115区间绝对值的极大值为，则有：于是近似值有三位有效数字。针对以上例题的抛物线插值，有函数在100,115区间绝对值的极大值为，则有于是近似值10.72275550536420有四位有效数字。8.拉格朗日插值公式的优点公式有较强的规律6、性，容易编写程序利用计算机进行数值计算。9. 拉格朗日插值通用程序程序流程图如下：文件lagrange.m如下：%拉格朗日插值close alln=input('已知的坐标点数n=?');x=input('x1,x2,.,xn=?');y=input('y1,y2,.,yn=?');xx=input('插值点=？');syms t %定义t为符号量p=0;for k=1:n l=1; for j=1:k-1 l=l*(t-x(j)/(x(k)-x(j); end for j=k+1:n l=l*(t-x(j)/(x(k)-x(j)7、; end p=p+l*y(k);endp=inline(p); %把符号算式p变为函数形式fplot(p,min(min(x),xx)-1,max(max(x),xx)+1); %画多项式函数hold onp(xx) %显示插值点plot(x,y,'o',xx,p(xx),'*'); %画已知点和插值点在MATLAB命令窗口输入：lagrange然后有以下对话过程和结果，已知的坐标点数n=?6x1,x2,.,xn=?1,3,5,7,9,11y1,y2,.,yn=?-1,20,0,-1,12,3插值点=？8ans = 5.67187500000000有以下图形：8、二牛顿插值拉格朗日插值的缺点：无承袭性（继承性）若算出3点的抛物插值精度不够，再进行4点的3次多项式插值时，必须从头算起，前面算出的3点抛物插值的计算结果不能利用。而泰勒插值却是具有承袭性的，如线性插值的结果不精确，那么再加上一项，就变成了泰勒抛物插值，如：泰勒1次插值：泰勒2次插值：。而牛顿插值就是具有承袭性的插值公式1.差商的概念设n+1个点互不相等，则定义：和两点的一阶差商为：,三点的二阶差商为：,四点的三阶差商为：n+1个点的n阶差商为：差商具有对称性：；2.牛顿插值解决的问题与拉格朗日插值解决的问题相同只是表述 n次多项式的公式不同。3.牛顿插公式的推导根据差商的概念，有：是两点的一9、阶差商；是三点的二阶差商；把以上各式从后向前逐次代入，可以得到：其中以上的表达式称为牛顿插值公式，可以证明，n次牛顿插值多项式与n次拉格朗日插值多项式完全相同，只是表达形式不同。故，拉格朗日余项定理与牛顿余项定理相同：，其中在所界定的范围内。则有公式：4.牛顿插值差商表xiyi一阶差商二阶差商n阶差商*x0y01x1y1fx0,x1(x-x0)x2y2fx1,x2fx0,x1,x2(x-x0)(x-x1)x3y3fx2,x3fx1,x2,x3(x-x0)(x-x2)xn-1yn-1xnynfxn-1,xnfxn-2,xn-1,xnfx0,xn(x-x0)(x-xn-1)5.举例已知函数f(x)10、当x=-2,-1,0,1,2时，其对应函数值为f(x)=13,-8,-1,4,1。求f(0.5)的值。解：该题目与例1相比，就是多了一个点，所以和例1的差商表相比，只需多一列，多一行： xiyi一阶差商二阶差商三阶差商四阶差商*-2131-1-8-21(x+2)0-1714(x+2)(x+1)145-1-5(x+2)(x+1)x21-3-4-11(x+2)(x+1)x(x-1)而5个点的4次牛顿插值多项式是在的基础上多增加1项：则可以在MATLAB下运行程序newton02.m：p4=inline('13-21*(x+2)+14*(x+2)*(x+1)-5*(x+2)*(x+1)*x+11、(x+2)*(x+1)*x*(x-1)');fplot(p4,-2.5,2.5,'r');hold onxi=-2,-1,0,1,2;yi=13,-8,-1,4,1;plot(xi,yi, '*');plot(0.5,p4(0.5),'o');可以得到以下图形：6.牛顿插值的优点（1）具有承袭性质（2）利用差商表，计算多点插值，比拉格朗日公式计算方便。7.牛顿插值算法的通用程序以下是程序流程图：MATLAB的通用程序newton.m为：%牛顿插值close alln=input('已知的坐标点数n=?');x=input(12、'x1,x2,.,xn=?');y=input('y1,y2,.,yn=?');xx=input('插值点=？');% 计算差商：fx1,x2,fx1,x2,x3,.,fx1,x2,.,xnf=y;for i=1:n-1 % 计算第i阶差商 for k=n:-1:i+1 f(k)=(f(k)-f(k-1)/(x(k)-x(k-i); endendsyms t %定义t为符号量p=f(1);for k=2:n l=1; for j=1:k-1 l=l*(t-x(j); end p=p+l*f(k);endp=inline(p); %把符号算式p变为13、函数形式fplot(p,min(min(x),xx)-1,max(max(x),xx)+1); %画多项式函数hold onp(xx) %显示插值点plot(x,y,'o',xx,p(xx),'*'); %画已知点和插值点在MATLAB命令窗口输入：newton然后有以下对话过程和结果，已知的坐标点数n=?6x1,x2,.,xn=?1,3,5,7,9,11y1,y2,.,yn=?-1,20,0,-1,12,3插值点=？8ans = 5.67187500000000有以下图形：三总结和展望插值与逼近都是指用某个简单的函数在满足一定条件下在某个范围内近似代替另一个较14、复杂的函数或解析表达式未能给出的函数，以便于简化对后者的各种计算或揭示后者的某些性质。插值方法理论是近似计算和逼近函数的有效方法。此外，它也是数值微积分，微分方程数值解等数值分析的基础。在图形处理等很多需要优化的实际中，也有着很广泛的应用。我们期望在以后的生活中会更加熟练和更好的运用插值方法。参考文献1李庆扬,王能超,易大义. 数值分析M. 武汉:华中科技大学出版社,1982.2吴才斌. 插值方法J. 湖北大学成人教育学院学报,1999,(5).3徐萃薇,孙绳武. 计算方法引论M. 北京:高等教育出版社,2002.4林鹭. 拉格朗日插值多项式的一种并行算法J. 厦门大学学报:自然科学版,2004,43(5):592-595.5吴

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