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一些插值法及理解

插值法就是一個從已知點近似計算未知點的近似計算方法,即構造一個多項式函式,使其通過所有已知點,然後用求得的函式預測位置點。下面記錄幾種最近學到的插值法以及它們的試用條件及優缺點,簡單說一下自己對於插值多項式構造的理解。

1.Lagrange插值法

即構造一個多項式,Li(x),讓n=i的時候Li(x)=1,當n≠i時候Li(x)=0,這樣就保證了Ln(x)通過每一個(xi,yi)點,符合插值原理。


 這個就是插值多項式係數,它保證了Li(xi)=1,而帶入其他點都為0,yi*Li(xi)就得到插值多項式的每一項,這個多項式通過每一個已知點。

但是這樣的插值法存在一定問題:

1.運算量很大

2.穩定性不好,即Ln(x)的卻能通過所有已知點,但是,不能保證Ln(x)在已知點附近的值是否有意義,可能它的波動會大到超出實際意義。

2.Newton插值法


定義了差商之後,發現差商有以下性質,有點像矩陣:


接著就要找預測公式了,發現,一介及是線性的,然後再往高階迭代:


這樣就發現f(x)由一部分已知多項式和未知多項式組成,把未知多項式就可以定為誤差函式Rn(x)。


3.Neville插值法

如果知道兩個點的話,插值自然是尋找兩點連線的直線上一點,可驗證,以下公式是(x0,y0),(x1,y1)上一點:


接著自然要考慮如果有三個點怎麼弄:

我們想到在(x1,y1)和(x2,y2)之間插一個,然後在兩個插值點之間再插一次:

(x1,y1)和(x2,y2)之間插值公式為:


接著,預設兩個點分別很接近(x0,y0),(x1,y1),再在兩個新得到的兩個點之間插值:


通過化簡得到以下公式:


通過上述過程我們發現了遞迴:


綜上,我們就通過了兩個已知點得到了n個插值點。

4.分段線性插值法

簡單點說就是把相鄰兩個訓練點之間用一條直線連線,然後形成一個折線圖,用這個折線圖來預測。實際上就是上一個插值法的一介形式。

5.條樣插值法

條樣插值是將分段線性插值修改了一下,不是將相鄰點之間用直線連線了,升級了,用可以求n階導的函式連結


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