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文檔簡(jiǎn)介
Lagrange插值:
x=0:3;
y=[-5,-6z-l,16];
n=length(x);
symsq;
fork=l:n
fenmu=l;
p=l;
forj=11n
if(j-=k)
fenmu=fennu*(x(k)-x(j))
p=conv(pzpoly(x(j)))
end
end
c(k,:)=p*y(k)/fenmu
end
a=zeros(1,n);
fori-l:n
forj=1:n
a(i)=a(i)+c(j,i)
end
end
輸出結(jié)果:
fenmu=
-1
P=
1-1
fenmu=
2
P=
1-32
fenmu=
-6
P=
1-611-6
c=
0.8333-5.00009.1667-5.0000
fenmu=
1
P=
10
fenmu=
-1
p=
1-20
fenmu=
2
P=
1-560
c=
0.8333-5.00009.1667-5.0000
-3.000015.0000-18.00000
fenmu=
2
P=
10
fenmu=
2
P=
1-10
fenmu=
-2
P=
1-430
c=
0.8333-5.00009.1667-5.0000
-3.000015.0000-18.00000
0.5000-2.00001.50000
fenmu=
3
P=
10
fenmu=
6
P=
1-10
fenmu=
6
P=
1-320
c=
0.8333-5.00009.1667-5.0000
-3.000015.0000-18.00000
0.5000-2.00001.50000
2.6667-8.00005.33330
a=
0.8333000
a=
-2.1667000
a=
-1.6667000
a=
1000
a=
1-500
a=
11000
3=
1800
a=
1000
a=
1.000009.16670
a=
1.00000-8.83330
a=
1.00000-7.33330
a=
1.00000-2.00000
a=
1.00000-2.0000-5.0000
a=
1.00000-2.0000-5.0000
a=
1.00000-2.0000-5.0000
a=
1.00000-2.0000-5.0000
分段線性插值:
先保存M文件:
x=l:6;
y=[7168251224],
u=5.3;
delta=diff(y)./diff(x);
n=length(x);
forj=2:(n-1)
ifx(j)<u
k=j;
end
end
在commandwindow中輸入:
s=u-x(k);
v=y(k.)+s.*delta(k)
輸出結(jié)果:
v=
15.6000
3.4.Makeaplotofyoiirhand.Startwith
figure(position),get(0,'screensize'))
axes('position',[0Oil])
[x,y]=ginput;
Placeyourhandonthecomputerscreen.Usethemousetoselectafew
dozenpointsoutliningyourhand.Terminatetheginpurwithacarriage
return.Youmightfinditeasiertotraceyourhandonapieceofpaperand
thenputthepaperonthecomputerscreen.Youshouldl>eabletoseethe
ginputcursorthroughthepaper.(Savethesedata.Wewillrefertothemin
otherexerciseslaterinthisbook.)
Figure3.11.Ahand.
Nowthinkofxandyastwofunctionsofanindependentvariablethatgoes
fromonetothenumberofpointsjroucollected.Youcaninterpolateboth
functionsonafinergridandplottheresultwith
n=lengrh(x);
s=(1:n),;
z?(1:.05:n)1;
u=splinetx(s,x,t);
v=splinetx(s,y,t);
elfreset
plot(x,y,1',u,v,;
Dothesamethingwithpchiptx.Whichdoyouprefer?
Figure3.11istheplotofmyhand.Canyoutellifitwasdonewithsplinetx
orpchiptx?
解:
第一種做法,用spline,共55個(gè)點(diǎn),其中,54個(gè)有效
首先保存你一個(gè)M文件:
figure('position',get(0,'screensize'))
axcs('position,,[0011])
[x,y]=ginput;
然后在commandwindow里,輸入以下內(nèi)容:
n=length(x);
s=(l:n),;
t=(l:.O5:n),;
u=spline(s,x,t);
v=splinc(s,y,t);
elfreset
plot(x,y,'.',u,v,',);
對(duì)應(yīng)的x、y值:
0.35729170.2536145
0.35729170.2909639
0.35034720.3403614
0.34618060.4259036
0.34270830.5271084
0.32534720.6162651
0.30659720.6873494
0.2906250.7524096
0.28923610.7933735
0.29548610.796988
0.32256940.7548193
0.3406250.6849398
0.36909720.6150602
0.38645830.6126506
0.38993060.7259036
0.39270830.8066265
0.39201390.8993976
0.40243060.9295181
0.42395830.8933735
0.42395830.8078313
0.42951390.7343373
0.43159720.6451807
0.44409720.6439759
0.45659720.7439759
0.47048610.8451807
0.47673610.9054217
0.49618060.9463855
0.50868060.876506
0.50451390.818G747
0.50104170.7524096
0.48923610.6403614
0.5031250.6295181
0.50520830.6271084
0.53229170.7090361
0.55104170.763253
0.57395830.8355422
0.59618060.8572289
0.59479170.7837349
0.57534720.7090361
0.55798610.6391566
0.53576390.5668675
0.53229170.5283133
0.53506940.4789157
0.5656250.536747
0.59479170.5933735
0.62534720.610241
0.63229170.5728916
0.6156250.5331325
0.60034720.4993976
0.57881940.4415663
0.5593750.3716867
0.52951390.2957831
0.49756940.2403614
0.47118060.2018072
0.66076390.3090361
第二種做法,用pchip,共52個(gè)點(diǎn),全部有效
首先保存一個(gè)M文件:
figure('position',get(0,'screensize'))
axcs('position,,[0011])
[x,y]=ginput;
然后在commandwindow里,輸入以下內(nèi)容:
n=length(x);
s=(l:n),;
t=(l:.O5:n),;
u=pchip(s,x,t);
v=pchip(s,y,t);
elfreset
對(duì)應(yīng)的x、y值:
0.51909720.8487952
0.50520830.7512048
0.49479170.6789157
0.51006940.6692771
0.53993060.7355422
0.57534720.8174699
0.5968750.8620482
0.61909720.8777108
0.61493060.8138554
0.58784720.7427711
0.58784720.7427711
0.56354170.6716867
0.53506940.603012
0.5281250.563253
0.5281250.5259036
0.5656250.5801205
0.60520830.6271084
0.6343750.6186747
0.61909720.5716867
0.58784720.523494
0.53645830.4126506
0.49618060.3210843
0.4593750.2753012
我更喜歡第一種,用spline的,這個(gè)能將之間畫出弧度,而pchip更像是直接用線段將點(diǎn)依
次連接得到的。
使用的是splinetx。
3.9.TheM-filerungeinterp.mprovidesanexperimentwithafamouspolynomial
interpolationproblemduetoCarlRunge.Let
f3=TT—
an<lletPn(x)denotethepolynomialofdegreen—1thatinterpolatesf(x)at
nequallyspacedpointsontheinterval-1<i<1.Rmigeaskedwhether,
asnincreases.Pn(x)convergesto/(□").Theanswerisyesforsomei,but
noforothers.
(a)ForwhatxdocsPn(x)—*/(z)asn—?oo?
(b)Changethedistributionoftheinterpolationpointssothattheyarenot
equallyspaced.HDWdocsthisaffectconvergence?Canyoufindadistribution
sothatPn(x)—*f(x)foralla*intheinterval?
解:
⑶
首先保存一個(gè)M文件:
n=3;
xishu=2/(n-1);
x=-l:xishu:1;
y=l./(1+25.*x.*x);
fork=l:n
fenmu=l;
p=l;
forj=l:n
if(j~=k)
fenmu=fennu*(x(k)-x(j));
p=conv(p,poly(x(j)));
end
end
c(k,:)=p*y(k)/fenmu;
end
a=zeros(1,n);
fori=l:n
forj=l:n
a(i)=a(i)+c(j,i);
end
pnd
然后在commandwindow里輸入以卜內(nèi)容:
plot(x,y;*');
holdon;
plotfx^;*');
holdon;
xl=-l:0.01:l;
yi=o;
fori=l:n
yl=yl.*xl+a(i)
end
y2=l./(l+25.*xl.*xl);
plot(xl,yl/b');
holdon;
plot(xl,y2;g');
即有n=3時(shí),圖像:
n=10時(shí),圖像:
n=100時(shí),圖像:
n=1000時(shí),圖像:
可以看出,將卜1,1]做n?l等分的n個(gè)插值點(diǎn),在卜0.92,1)的區(qū)間內(nèi),隨著n趨近于8時(shí)P£x)
趨近于f(x)o
(b)
先保存M文件:
n=2;
x=2.*rand(n)-1
y=l./(1+25.*x.*x);
n=n八2;
%lagrangc?????i§
fork=l:n
fenmu=l;
p=l;
forj=1:n
if(j~=k)
fADTnu=fpnnn*(x(k)-x(j));
p=conv(p,poly(x(j)));
end
end
c(k,:)=p*y(k)/fenmu;
end
a=zeros(1,n);
fori=l:n
forj=l:n
a(i)-a(i)Ic(j,i);
end
end
輸出結(jié)果:
x=
0.9150-0.6848
0.92980.9412
然后在commandwindow里輸入:
plot(x,y;*');
holdon;
xl=-l:0.01:l;
yi=o;
fori=l:n
yl=yl.*xl+a(i)
end
y2=l./(l+25.*xl.*xl);
plot(xl,yl;b');
holdon;
plot(xlzy2/g');
得到以下幾幅圖:
igure1-X
Eil?Edit乂ievInsert工ooIsfiesktop{indovHdLp
"U)Q?、-、門S4.乂?Q□Id-□
1??<<IIII
*
0.075--
0.07--
0.066--
0.06--
0.055--
0.05--
0.045■%-
*
0.041----------1----------1----------1----------1----------1----------1----------1----------1----------
飛.8-0.6-04-020020.40.60.81
n=3時(shí),
0.4121-0.90770.3897
-0.9363-0.8057-0.3658
-0.44620.64690.9004
n=10時(shí),
x=
Columns1through7
-0.32100.9661-0.65780.71100.1660-0.7845-0.6425
0.9033-0.3971-0.93480.2895-0.49640.8126-0.1542
0.84070.40220.1224-0.2475-0.41910.7593-0.8115
-0.89460.33270.7637-0.61820.23420.63550.1970
0.47570.07830.3384-0.1435-0.4694-0.4785-0.0582
-0.46180.3962-0.6191-0.03600.64880.18870.3919
-0.15430.3331-0.2622-0.75880.9653-0.95500.3998
0.0957-0.6437-0.07850.17900.4605-0.14950.2771
0.8855-0.74400.9633-0.5476-0.3122-0.3746-0.9328
-0.16450.9982-0.6872-0.23080.1681-0.6770-0.8624
Columns8through10
-0.36080.22190.7507
0.06170.55760.0361
0.3089-0.15310.8872
-0.1848-0.81840.2754
0.6400-0.46710.9154
0.4367-0.6927-0.5186
0.9373-0.43800.3522
0.0627-0.1198-0.4219
-0.34970.05430.3436
-0.7887-0.08520.3903
n=10時(shí),數(shù)據(jù)太大,沒運(yùn)行出來。
可以看出,將卜1,1]做n-1等分的n個(gè)插值點(diǎn),在卜0.92,0.92]的區(qū)間內(nèi),隨著n趨近于8時(shí)P£x)
趨近于f(X)o
3.18.(a)Ifyouwanttointerpolatecensusdataontheinterval1900<t<2000
withapolynomial,
109
P(t)=cjt+c2rH-----bc10t4-cH,
youmightbetemptedtousetheVandermondematrixgeneratedby
t=1900:10:2000
V=vander(t)
Whyisthisareallybadidea?
(b)Investigatecenteringandscalingtheindependentvariable.Plotsome
data,pulldowntheToolsmenuonthefigurewindow,selectBasicFitting,
andfindthecheckboxaboutcenteringandscaling.Whatdoesthischeck
lx)xdo?
(c)Replacethevariabletwith
t-
s=-----”
a
ThisleadstoamodifiedpolynomialP(s).Howareitscoefficientsrelatedto
thoseof尸(£)?WhathappenstotheVandermondematrix?Whatvaluesof
〃andaleadtoareasonablywellcoiuiitionedVandernioiidematrix?One
possibilityis
mu-mean(t)
sigma=srd(r)
butaretherebettervalues?
解:
(a)
t=1900:10:2000
V=vander(t)
輸出結(jié)果:
t=
Columns1through6
190019101920193019401950
Columns7through11
19601970198019902000
V=
1.0e+033*
Columns1through7
0.61310.00030.00000.00000.00000.00000.0000
0.64620.00030.00000.00000.00000.00000.0000
0.68080.000
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