Избранные вопросы курса численных методов. Выпуск 2. Многочлен Ньютона. Гудович Н.Н. - 24 стр.

UptoLike

Составители: 

24
Поменяем теперь местами в
наборе (4.1) узлы x
0
, x
1
:
x
1
, x
0
, x
2
, ... , x
n
, (4.1 )
а в наборах (4.4) , (4.20) группы узлов, отвечающие узлам интерполяции x
0
,x
1
:
Обозначим символом g
s-1
(x) интерполяционный многочлен с кратными узлами
(4.4 ) , построенный способом, описанным в настоящем пункте, а символом
g
ε
s
-1
(x) интерполяционный многочлен с простыми узлами (4.20 ).
Повторяя проведенную выше часть доказательства применительно к
многочлену g
s
-1
(x) , будем иметь :
g
(r)
s-1
(x
1
) = f
(r)
(x
1
) , r = 0 ,1 , ... , s
1
1. (4.26)
Отметим , что интерполяционный многочлен с простыми узлами как
функция переменной x не зависит от нумерации узлов интерполяции ( чтобы в
этом убедиться, достаточно, например, записать этот многочлен в форме
Лагранжа, т.е. в виде суммы типа (1.2), и заметить , что перенумерации узлов
соответствует лишь изменение порядка слагаемых в этой сумме ). Но тогда
интерполяционные многочлены с простыми узлами p
ε
s
-1
(x), g
ε
s
-1
(x) совпадают
p
ε
s
-1
(x) = g
ε
s
-1
(x) для любого x , (4.27)
поскольку наборы (4.20), (4.20) их узлов интерполяции отличаются лишь
порядком узлов. Фиксируя в равенстве (4.27) значение x и переходя к пределу
при ε → 0 , в силу леммы 4.2 получим :
p
s
-1
(x) = g
s
-1
(x) для любого x ,
а это значит, что совпадают и многочлены p
s
-1
(x), g
s
-1
(x) с кратными узлами. Но
тогда формулу (4.26) можно переписать в виде:
p
(r)
s
-1
(x
1
) = f
(r)
(x
1
) , r = 0,1, ... , s
1
1. (4.28)
Сопоставляя равенства (4.25), (4.28) , приходим к выводу, что многочлен
p
s
-1
(x) удовлетворяет условиям (4.3) не только в узле x
0
, но и в узле x
1
. А так
)4.4(,x,...,x,x,...,x,...,x,x,x,...,x,x,x,...,x,x
n
2
0
1
s
nnn
s
222
s
000
s
111
4434421
4434421
4434421
43421
)02.4(.x,...,x,x,...,x,x,x,...,x,x
n01
sn
21
s0
0201
s1
1211
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
ε
                                                           24
     Поменяем          теперь        местами              в наборе (4.1) узлы x0 , x1 :

                                x1 , x0 , x2 , ... , xn               ,                                        (4.1′ )

а в наборах (4.4) , (4.20) – группы узлов, отвечающие узлам интерполяции x0 ,x1:

           x1 , x1 , ... , x1 , x0 , x0 , ... , x0 , x2 , x2 , ... , x2 , ... , xn , xn , ... , xn       ,     ( 4.4′ )
                                                                     
                  s1                       s0                    s2                   sn

                     ε     ε
                    x11 , x12 , ... , x1εs , x01
                                              ε     ε
                                                 , x02 , ... , x0εs , x21
                                                                       ε
                                                                          , ... , xnε s              .       ( 4.20 ′ )
                                          1                        0                    n


Обозначим символом g s-1 (x) интерполяционный многочлен с кратными узлами
(4.4′ ) , построенный способом, описанным в настоящем пункте, а символом
gεs-1(x) – интерполяционный многочлен с простыми узлами (4.20′ ).
       Повторяя проведенную выше часть доказательства применительно к
многочлену g s-1(x) , будем иметь:
                        (r)                (r)
                    g      s-1(x1)   =f         (x1) , r = 0 ,1 , ... , s1 –1.                                 (4.26)

     Отметим, что интерполяционный многочлен с простыми узлами как
функция переменной x не зависит от нумерации узлов интерполяции ( чтобы в
этом убедиться, достаточно, например, записать этот многочлен в форме
Лагранжа, т.е. в виде суммы типа (1.2), и заметить, что перенумерации узлов
соответствует лишь изменение порядка слагаемых в этой сумме ). Но тогда
интерполяционные многочлены с простыми узлами pεs-1(x), gεs-1(x) совпадают

                              pεs-1(x) = gεs-1(x)                для любого x              ,                   (4.27)

поскольку наборы (4.20), (4.20′) их узлов интерполяции отличаются лишь
порядком узлов. Фиксируя в равенстве (4.27) значение x и переходя к пределу
при ε → 0 , в силу леммы 4.2 получим:

                          ps-1(x) = gs-1(x)                       для любого x ,

а это значит, что совпадают и многочлены ps-1(x), gs-1(x) с кратными узлами. Но
тогда формулу (4.26) можно переписать в виде:
                              (r)                (r)
                          p      s-1(x1)   =f          (x1 )    , r = 0,1, ... , s1 – 1.                       (4.28)

       Сопоставляя равенства (4.25), (4.28) , приходим к выводу, что многочлен
ps-1(x) удовлетворяет условиям (4.3) не только в узле x0 , но и в узле x1 . А так