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拉格朗日插值多项式

 

为了便于学习,我们首先考虑两种简单情况。

1. 线性插值多项式

设函数f(x)在区间[a,b]上连续,在给定节点上的值分别为构造一个不超过一次的多项式:

使之满足条件:

它的几何意义是,求通过给定点的一直线近似曲线y=f(x),如图2-1所示

图2-1

由解析几何知,过给定两点的直线方程为:

若记

则(2.1)式可写成

分别称作点的一次插值基函数,显然它们具有如下性质

,即

线性插值多项式则为节点的插值基函数与函数值乘积之和。

2 .抛物线插值多项式

设函数在区间[a,b]上连续,在给定节点上的值分别为构造一个不超过二次的多项式:
使之满足条件:

它的几何意义是,求通过给定点的一抛物线近似曲线, 如图2.2所示:

图2-2

像前面线性插值那样,设

下面我们求二次插值基函数。由条件

可得在三个节点上的数值表为:

表2-1

先求点的二次插值基函数,由于它是一个不超过二次的多项式,且有两个

零点,于是可把写成:

再利用条件可求得

这样就求得了点的二次插值基函数

用同样的方法,可以求出点的二次插值基函数,它们分别为:

于是得求的不超过二次插值多项式为:

n次插值多项式

设函数f(x)在区间[a,b]上连续,在给定n+1个不同节点上的值分别为,要求构造一个不超过n次的多项式: , 去近似函数y=f(x),使之满足插值条件:

它的几何意义是,用过n+1个不同点n次代数曲线近似地代替曲线 ,见图2-3

图2-3

现在采取上述构造一、二次插值多项式的方法,来构造一般插值多项式,设在给定n+1个不同节点上的n次插值基函数分别为,则所求不超过n次的插值多项式表示为:

下面求插值基函数由条件:

可得插值基函数在各节点上函数值表为:
                                   表2-2

作为任一点的n次插值基函数分别为,由于在除外所有节点取值皆为0,因此,
含有因子,又因为n次多项式,故
可表示为:

再由条件


                                                               .............(2.3)

其中

将(2.3)式称为函数拉格朗日插值多项式

相关链接: 拉格郎日插值法计算框图

相关算法: 一元全区间不等距插值

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