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内插法的最简单计算公式
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速问速答内插法是混合分析中常用的数学方法,它在统计分析中,用来在已有的离散点之间建立连续的曲线。它是解决数据插值问题的有效方法,可以一定程度上保留原始函数的曲线性质。
内插法的最简单计算公式是拉格朗日插值法,它需要n+1个散点,通过n次多项式拟合形成n+1次函数,满足所有点处的函数值等于给定点的函数值:
Pn(x)=a0+a1x+a2x2+...+anxn
其中,a0,a1,a2...an为系数,x为横坐标,Pn(x)为拉格朗日插值多项式。
根据拉格朗日插值多项式的模板,我们可以求出它的系数a0,a1,a2...an,这里需要将系数求解的问题转化为矩阵求解的问题,设第i个散点的横坐标为xi,则矩阵如下:
[x0^0 x0^1 x0^2 …… x0^n]
[x1^0 x1^1 x1^2 …… x1^n]
[x2^0 x2^1 x2^2 …… x2^n]
…………………………………………
[xn^0 xn^1 xn^2 …… xn^n]
求解矩阵就可以得到系数a0,a1,a2...an,最后拼接出来就是拉格朗日插值多项式Pn(x)了。
拓展知识:
除了拉格朗日插值多项式,内插法还有牛顿插值法、极值插值法等子类,牛顿插值法是拉格朗日插值法的改进,它以拉格朗日插值多项式为基础,引入差商的概念,引用一组数据只需要求出它的一阶差商,然后使用牛顿的插值多项式进行拟合;极值插值法则是可以为任意非线性函数提供近似插值的数学方法,在很多情况下,可以替代拉格朗日插值法和牛顿插值法,提供更加精确的计算结果。
2023 01/08 09:32