數(shù)值分析報(bào)告作業(yè)-三次樣條插值

數(shù)值分析報(bào)告作業(yè)-三次樣條插值

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1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案數(shù)值計(jì)算方法作業(yè)實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)4.3三次樣條插值函數(shù)(P126)4.5三次樣條插值函數(shù)的收斂性(P127)實(shí)驗(yàn)時(shí)間姓名班級(jí)學(xué)號(hào)成績(jī)實(shí)驗(yàn)4.3三次樣條差值函數(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆杖螛訔l插值函數(shù)的三彎矩方法。實(shí)驗(yàn)函數(shù):x0.00.10.20.30.4F(x)0.50000.53980.57930.61790.7554求f(0.13)和f(0.36)的近似值實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:(1)編程實(shí)現(xiàn)求三次樣條插值函數(shù)的算法,分別考慮不同的邊界條件;(2)計(jì)算各插值節(jié)點(diǎn)的彎矩值;(3)在同一坐標(biāo)系中繪制函數(shù)f(x),插值多項(xiàng)式,三次樣條插值多項(xiàng)式的曲線

2、比較插值結(jié)果。實(shí)驗(yàn)4.5三次樣條差值函數(shù)的收斂性實(shí)驗(yàn)?zāi)康模憾囗?xiàng)式插值不一定是收斂的,即插值的節(jié)點(diǎn)多,效果不一定好。對(duì)三次樣條插值函數(shù)如何呢?理論上證明三次樣條插值函數(shù)的收斂性是比較困難的,通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可以證明這一理論結(jié)果。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:按照一定的規(guī)則分別選擇等距或非等距的插值節(jié)點(diǎn),并不斷增加插值節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。實(shí)驗(yàn)要求:(1)隨著節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加,比較被逼近函數(shù)和三樣條插值函數(shù)的誤差變化情況,分析所得結(jié)果并與拉格朗日插值多項(xiàng)式比較;(2)精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案三次樣條插值函數(shù)的思想最早產(chǎn)生于工業(yè)部門(mén)。作為工業(yè)應(yīng)用的例子,考慮如下例子:某汽車制造商

3、根據(jù)三次樣條插值函數(shù)設(shè)計(jì)車門(mén)曲線,其中一段數(shù)據(jù)如下:0123456789100.00.791.532.192.713.033.272.893.063.193.290.80.2算法描述:拉格朗日插值:其中是拉格朗日基函數(shù),其表達(dá)式為:牛頓插值:其中三樣條插值:所謂三次樣條插值多項(xiàng)式Sn(x)是一種分段函數(shù),它在節(jié)點(diǎn)Xi(a

4、下n-1個(gè)方程:常用的邊界條件有如下幾類:(1)給定區(qū)間兩端點(diǎn)的斜率m0,mn,即(2)給定區(qū)間兩端點(diǎn)的二階導(dǎo)數(shù)M0,Mn,即(3)假設(shè)y=f(x)是以b-a為周期的周期函數(shù),則要求三次樣條插值函數(shù)S(x)也為周期函數(shù),對(duì)S(x)加上周期條件對(duì)于第一類邊界條件有對(duì)于第二類邊界條件有其中那么解就可以為對(duì)于第三類邊界條件,,由此推得精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案,其中,那么解就可以為:程序代碼:1拉格朗日插值函數(shù)Lang.mfunctionf=lang(X,Y,xi)%X為已知數(shù)據(jù)的橫坐標(biāo)%Y為已知數(shù)據(jù)的縱坐標(biāo)%xi插值點(diǎn)處的橫坐標(biāo)%f求得的拉格

5、朗日插值多項(xiàng)式的值n=length(X);f=0;fori=1:nl=1;forj=1:i-1l=l.*(xi-X(j))/(X(i)-X(j));end;forj=i+1:nl=l.*(xi-X(j))/(X(i)-X(j));end;%拉格朗日基函數(shù)f=f+l*Y(i);endfprintf('%d',f)return2牛頓插值函數(shù)newton.mfunctionf=newton(X,Y,xi)%X為已知數(shù)據(jù)的橫坐標(biāo)%Y為已知數(shù)據(jù)的縱坐標(biāo)%xi插值點(diǎn)處的橫坐標(biāo)精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案%f求得的拉格朗日插值多項(xiàng)式的值n=lengt

6、h(X);newt=[X',Y'];%計(jì)算差商表forj=2:nfori=n:-1:1ifi>=jY(i)=(Y(i)-Y(i-1))/(X(i)-X(i-j+1));elseY(i)=0;endendnewt=[newt,Y'];end%計(jì)算牛頓插值f=newt(1,2);fori=2:nz=1;fork=1:i-1z=(xi-X(k))*z;endf=f+newt(i-1,i)*z;endfprintf('%d',f)return3三次樣條插值第一類邊界條件Threch.mfunctionS=Threch1(X,Y,dy0,

7、dyn,xi)%X為已知數(shù)據(jù)的橫坐標(biāo)%Y為已知數(shù)據(jù)的縱坐標(biāo)%xi插值點(diǎn)處的橫坐標(biāo)%S求得的三次樣條插值函數(shù)的值%dy0左端點(diǎn)處的一階導(dǎo)數(shù)%dyn右端點(diǎn)處的一階導(dǎo)數(shù)n=length(X)-1;d=zeros(n+1,1);h=zeros(1,n-1);f1=zeros(1,n-1);f2=zeros(1,n-2);fori=1:n%求函數(shù)的一階差商h(i)=X(i+1)-X(i);f1(i)=(Y(i+1)-Y(i))/h(i);endfori=2:n%求函數(shù)的二階差商f2(i)=(f1(i)-f1(i-1))/(X(i+1)-X(i

8、-1));精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案d(i)=6*f2(i);endd(1)=6*(f1(1)-dy0)/h(1);d(n+1)=6*(dyn-f1(n-1))/h(n-1);%?賦初值A(chǔ)=zeros(n+1,n+1);B=zeros(1,

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