Введение в численные методы. Гладких О.Б - 69 стр.

UptoLike

Имеются различные формы записи интерпо-
ляционного многочлена. Широко распространен-
ной формой записи является многочлен Лагранжа
3
0
3
3
;
3!
y
a
h
=
+
В общем случае выражение для
а
k
будет иметь
вид:
0
;
!
k
k
k
y
a
kh
=
+
(4.14)
Подставим теперь (4.14) в выражение для много-
члена (4.13):
2
00
00 01
2
0
( ) ) ( )( ) ...
2!
( ) ... (
!
n
n
n
Px y x x x x x x
y
xx xx
nh
=+ + +
+−
++
+
01
(
).
n
yy
hh
Практически эта формула применяется в несколь-
ко ином виде. Положим
0
t
h
xx
=
, то есть
0
x
x=+ht. Тогда:
10
20
1,
2
2
xx xx h
t
hh
xx xx h
t
hh
−−
=
=−
−−
=
=−
69
и так далее. Окончательно имеем:
L
n
(x) =
=
ij
ji
j
i
i
xx
y
1
n
xx
=
=
))...()()...((
))...()()...((
110
110
1
niiiiii
nii
n
i
i
xxxxxxxx
xxxxxxxx
y
+
+
=
. (4.9)
В частности, для линейной и квадратичной
интерполяции по Лагранжу получим следующие
интерполяционные многочлены:
L
1
(x) = y
0
)(
10
1
xx
)(
xx
+ y
1
)(
)
01
0
xx
x
(
x
,
L
2
(x) = y
0
))((
))((
2010
21
xxxx
xxxx
+
y
1
))((
))((
2101
20
xxxx
xxxx
+
+y
2
))((
))((
1202
10
xxxx
xxxx
.
Пример 4.3.
Построим интерполяционный многочлен Ла-
гранжа по следующим данным:
x
0235
y
1325
Степень многочлена Лагранжа для n +1 узла
равна n. Для нашего примера многочлен Лагранжа
имеет третью степень. В соответствии с (4.9)
76
                      y0         +     3                                        Имеются различные формы записи интерпо-
                 a3      ;     =                                           ляционного многочлена. Широко распространен-
                    3!h3                                                   ной формой записи является многочлен Лагранжа
В общем случае выражение для аk будет иметь                                                n                x − xj
вид:                                                                           Ln(x) =    ∑y ∏ x
                                                                                          i =1
                                                                                                 i
                                                                                                     j ≠i       − xj
                                                                                                                        =
                                                                                                            i

                       ak   =
                              +    k
                                  y0
                                      ;                          (4.14)
                                                                                  n
                                                                                          ( x − x0 )...( x − xi −1 )( x − xi +1 )...( x − x n )
                                                                               = ∑ yi                                                             . (4.9)
                               k !h k                                            i =1   ( xi − x0 )...( xi − xi −1 )( xi − xi +1 )...( xi − x n )
Подставим теперь (4.14) в выражение для много-                                  В частности, для линейной и квадратичной
члена (4.13):                                                              интерполяции по Лагранжу получим следующие
                                                                           интерполяционные многочлены:
 Pn ( x) = y0   +
                  + y0 ( x − x ) + +       2
                                          y0
                                              ( x − x0 )( x − x1 ) + ...
                   h
                               0
                                        2!h 2                                    L1(x) = y0 ( x − x1 )                 + y1 ( x − x0 )   ,
                                                                                              ( x0 − x1 )         ( x1 − x0 )

 +
   + n
      y0
          ( x − x0 ) ... ( x − xn−1 ).                                           L2(x) = y0 ( x − x1 )( x − x2 ) + y1 ( x − x0 )( x − x2 ) +
   n !h n                                                                                     ( x0 − x1 )( x0 − x2 )      ( x1 − x0 )( x1 − x2 )

Практически эта формула применяется в несколь-                                   +y2 ( x − x0 )( x − x1 ) .
                                                                                     ( x 2 − x0 )( x2 − x1 )
                           x − x0
ко ином виде. Положим             = t , то есть                                               Пример 4.3.
                             h
x = x0 + ht . Тогда:                                                            Построим интерполяционный многочлен Ла-
                                                                           гранжа по следующим данным:
                  x − x1 x − x0 − h
                        =           = t − 1,                                                                x 0 2 3 5
                    h        h                                                                              y 1 3 2 5
                  x − x2 x − x0 − 2h
                        =            =t−2                                       Степень многочлена Лагранжа для n +1 узла
                    h         h
                                                                           равна n. Для нашего примера многочлен Лагранжа
и так далее. Окончательно имеем:                                           имеет третью степень. В соответствии с (4.9)



                                   76                                                                                  69