利用均差的牛頓插值法(Newton)
阿新 • • 發佈:2019-02-06
函式f的零階均差定義為 ,一階定義均差為:
一般地,函式f 的k階均差定義為:
或者上面這個式子求的k+1階均差
利用均差的牛頓插值法多項式為:
簡單計算的時候可以觀看下面的差商(均差)表:
怎麼利用差商表計算,可以看下面這個例子:
正常的話還有一個餘項,在本文中先不考慮了。
總和上面的計算方法可以歸納出演算法的大致思想:先計算差商表,類似於乘法口訣的思路,兩個for迴圈就可以計算出,然後對於每一次內for迴圈以後,計算出了第一列,接著把相對應的f(x)計算出來,接著進入第二列的計算,接著計算相應的f(x).......一直到計算完畢最後一個f(x),把所有的f(x)相加,便是最終的插值。
為了便於寫演算法,以五個樣本點為例,計算了一下差商表:
【注】這裡的覆蓋是就是把這一列計算的值覆蓋到前一列的對應地方,這樣便於找到規律,可以發現分子始終是y(i+1)-y(i),而分母則與列號有關係,詳看程式碼,更易於理解
Newton1.m
Newton1Insert.mfunction f = Newton1(x,y,x0) %求已知資料點的均差形式牛頓插值多項式 %已知資料點的x座標向量:x %已知資料點的y座標向量:y %插值點的x座標:x0 %求得的均差形式牛頓插值多項式或x0處的插值:f syms t; %計算輸入的x y是否長度相等 if(length(x)==length(y)) n=length(x); c(1:n)=0.0; else dis('x和y的維數不相等!'); return; end f = y(1);%第0列的f(x)就是y(1)本身 y1 = 0; %這個y1不是y(1),存的是差商表後面的值 l = 1; %l是用來算f(x)後面對應的(x-x1)(x-x2).....的 for(i=1:n-1) for j=1:i y1(j)=0; end for(j=i+1:n) y1(j) = (y(j)-y(j-1))/(x(j)-x(j-i)); %利用前面的列計算後面列的值 end c(i) = y1(i+1); l = l*(t-x(i)); f = f + c(i)*l; simplify(f); y = y1; if(i==n-1) if(nargin == 3) f = subs(f,'t',x0);%替換函式,用後面的替換前面的,把t替換為x0 else f = collect(f); %將插值多項式展開 f = vpa(f, 6); end end end
% x=[1 1.2 1.8 2.5 4];
% y=[1 1.44 3.24 6.25 16];
% f=Newton1(x,y)
% f=Newton1(x,y,2.0)
% x=[0.40 0.55 0.65 0.80 0.90];
% y=[0.41075 0.57815 0.69675 0.88811 1.02652];
% f=Newton1(x,y,0.596)
x1=0:2*pi;
y1=sin(x1);
xx=0:0.2:2*pi;
yy=Newton1(x1,y1,xx);
plot(x1,y1,'o:',xx,yy,'r')