Newtonova interpolace

Z Multimediaexpo.cz

Příklad interpolace polynomem – interpolační funkce vždy prochází všemi známými body funkce

Chceme-li aproximovat funkci danou svými body $x_{0} \dots x_{n}$ (tzv. uzly interpolace), a požadujeme aby interpolace procházela zadanými body, použijeme aproximaci interpolačním polynomem.

Tato interpolace nám poslouží k získání přibližné hodnoty funkce v libovolném bodě intervalu $< x_{0}, x_{n} >$ .

Tvar Newtonova interpolačního polynomu

$N_{n} (x) = a_{0} + a_{1} (x - x_{0}) + a_{2} (x - x_{0}) (x - x_{1}) + . . . + a_{n} (x - x_{0}) (x - x_{1}) . . . (x - x_{n - 1})$

Koeficienty $a_{0} \dots a_{n}$ lze vypočítat pomocí poměrných diferencí. (viz níže)

Sestavení tabulky poměrných diferencí

V každém sloupci tabulky se budou nacházet poměrné diference daného řádu. Diferencemi 0. řádu budou přímo funkční hodnoty v bodech $x_{i}$ .

Poměrné diference 1. řádu vyjádříme

$f [x_{i}, x_{i + 1}] = \frac{f (x_{i + 1}) - f (x_{i})}{x_{i + 1} - x_{i}}$

Poměrné diference 2. řádu vyjádříme

$f [x_{i}, x_{i + 1}, x_{i + 2}] = \frac{f [x_{i + 1}, x_{i + 2}] - f [x_{i}, x_{i + 1}]}{x_{i + 2} - x_{i}}$

Ostatní diference vyjádříme analogicky.

Příklad konstrukce Newtonova interpolačního polynomu

Obsah

[skrýt]

1 Sestavení tabulky poměrných diferencí
2 Příklad konstrukce Newtonova interpolačního polynomu
3 Vlastnosti interpolační metody
4 Související články
5 Externí odkazy

Hledáme polynom procházející body: $[- 2, - 39], [0, 3], [1, 6], [3, 36]$

$x_{i}$	$f (x_{i})$	Diference 1. řádu	Diference 2. řádu	Diference 3. řádu
$x_{0} = - 2$	$f (x_{0}) = - 39 = a_{0}$
$x_{1} = 0$	$f (x_{1}) = 3$	$\frac{3 - (- 39)}{0 - (- 2)} = 21 = a_{1}$
$x_{2} = 1$	$f (x_{2}) = 6$	$\frac{6 - 3}{1 - 0} = 3$	$\frac{3 - 21}{1 - (- 2)} = - 6 = a_{2}$
$x_{3} = 3$	$f (x_{3}) = 36$	$\frac{36 - 6}{3 - 1} = 15$	$\frac{15 - 3}{3 - 0} = 4$	$\frac{4 - (- 6)}{3 - (- 2)} = 2 = a_{3}$

$P_{3} (x) = a_{0} + a_{1} (x - x_{0}) + a_{2} (x - x_{0}) (x - x_{1}) + a_{3} (x - x_{0}) (x - x_{1}) (x - x_{2})$

$P_{3} (x) = - 39 + 21 (x + 2) - 6 (x + 2) x + 2 (x + 2) x (x - 1)$

Vlastnosti interpolační metody

Newtonův interpolační polynom má tu výhodu, že je pro něj oproti Lagrangeově interpolaci výpočetně méně náročné přidat jeden bod, protože některé výpočty zůstanou beze změny (například předchozí koeficienty $a_{k}$ se nezmění).

Související články

Externí odkazy

Jiří Limpouch – Newtonův interpolační polynom

[zobrazit] Náklady na energie a provoz naší encyklopedie prudce vzrostly. Potřebujeme vaši podporu... Kolik ?? To je na Vás. Náš FIO účet — 2500575897 / 2010
Informace o článku. Článek je převzat z Wikipedie, otevřené encyklopedie, do které přispívají dobrovolníci z celého světa. Tento text je dostupný za podmínek Creative Commons 3.0 Unported – creativecommons.org. Originální článek na české Wikipedii