数学建模函数插值与拟合

简介: 数学建模函数插值与拟合

1.脑图

2.介绍

我们自己找到的函数,在已知点处的函数值和要求的函数在这些点处的函数值相等,这个函数

就叫做未知函数的插值函数;

多项式函数构成的插值函数的集合叫做函数类;

3.拉格朗日插值法

基函数的求法和插值函数的构造


这道题目要求的是在0.5处的函数值,我们取的是与之相邻的3个点,这样可以减小误差

3个点处求出的插值多项式叫做二次插值多项式;

就是对应点处的函数值乘上对应的基函数得出插值函数;

但是这种方法的缺陷就是添加几个数据之后就需要重新进行运算;

这个时候我们引入差分和差商的概念;

4.牛顿插值法



不同的点之间的距离相等时候,也就是等距的情况之下,我们使用差分求插值函数,差分就是两个

点处的函数值做减法;差分和顺序有关系,因为交换位置以后,正数就变成了负数


这个时候有了差商,差商就是两个点的函数值的差除以自变量的差,和导数的概念相似;

而且差商和顺序无关,因为如果变号的话,分子分母都会改变,不影响函数值哦;

这里有一阶差商,二阶差商,三阶差商等等,最上面的两张图就是利用差商求插值函数;

牛顿插值法的缺点是随着数据的增加,误差并不是越来越小,因为根据下面的这个误差公式

我们假设分子取最大值,随着数据的变多,n+1的阶乘肯定是变大的,但是分子该点和其他点

的差值的乘积也是变大的,有可能变得比分母还要快,九十的误差变大,因为有很多点离他是

很远的,乘积就会变大;


5.低次分段插值

这种就是分段求插值函数,这样就可以提高精度,但是由于在分断点处不可导,所以使得这种解法

不具有和好的分析性质我们不再进行讨论

6.Hermit算法

这种就是一直导数值和函数值,进行求解插值函数,在生活中,设计汽车,流线型很重要,要运用

空气动力学和流体力学的相关知识,这个时候各个点的导数肯定是已经知道的,这个就符合该算法

7.三次样条插值

这种在工程上面的应用比较普遍,给出4个点,求三次样条插值函数,只能列出2个方程这个就要

根据起始点和终点处的导数再次构造出来2个方程进行求解,

函数的差值很小,但是这2个函数的导数的差不一定很小

但是这2个函数的积分差值会足够小。

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