|
2. Приближение функций Задача приближения функций
2.11. Лабораторная работа № 3. Интерполирование и экстраполирование данных. Интерполяционный многочлен Ньютона Интерполяционный многочлен Ньютона является другой формой записи единого интерполяционного многочлена. Применение многочлена Ньютона имеет практические преимущества по сравнению с формулой Лагранжа и в случае неравноотстоящих, и особенно в случае равноотстоящих узлов.
Интерполяционные многочлены Ньютона нужных степеней строятся по формулам (2.7.1) или (2.10.1) и (2.10.2).
Пример. Найти приближенное значение функции при данном значении аргумента с помощью интерполяционного многочлена Ньютона, если функция задана в неравноотстоящих узлах таблицы и :
-
| 0.35
| 0.41
| 0.47
| 0.51
| 0.56
| 0.64
|
| 2.73951
| 2.30080
| 1.96464
| 1.78776
| 1.59502
| 1.34310
|
Для вычисления интерполяционного многочлена по формуле (2.7.1) необходима таблица разделенных разностей, по которой можно вычислять разности до пятого порядка включительно по формулам
, ,
.
Запишем получаемые конечные разности в виде таблицы, однако, в целях экономии места, не будем писать разности между строк и . Тогда получим
|
|
|
|
|
|
| 0.35
| 2.73951
| -7.311833
| 14.243057
| -15.227431
| -102.232694
| 825.705728
| 0.41
| 2.30080
| -5.602667
| 11.806667
| -36.696296
| 137.221967
|
| 0.47
| 1.96464
| -4.422000
| 6.302222
| -5.135244
|
|
| 0.51
| 1.78776
| -3.854800
| 5.429231
|
|
|
| 0.56
| 1.59502
| -3.149000
|
|
|
|
| 0.64
| 1.34310
|
|
|
|
|
| Далее по формуле (2.7.1) вычисляем
Подставляя теперь значение вместо аргумента в найденную формулу, вычислим приближенное значение функции
Задание № 1. Построить интерполяционный многочлен Ньютона по неравноотстоящей сетке узлов и найти приближенное значение интерполируемой функции при значении аргумента . I.
-
№ варианта
|
|
|
| 1
| 0.154
| 0.05
| 4.4817
| 6
| 0.257
| 0.19
| 4.9530
| 11
| 0.291
| 0.21
| 5.4739
| 16
| 0.335
| 0.27
| 6.0496
| 21
| 0.367
| 0.32
| 6.6859
| 26
| 0.412
| 0.34
| 7.3891
|
|
| 0.39
| 8.1662
|
|
| 0.45
| 9.0250
|
II.
-
№ варианта
|
|
|
| 2
| 0.015
| 0.01
| 9.9182
| 7
| 0.195
| 0.11
| 9.5194
| 12
| 0.137
| 0.16
| 9.1365
| 17
| 0.245
| 0.23
| 8.8769
| 22
| 0.385
| 0.28
| 8.4164
| 27
| 0.478
| 0.39
| 8.0779
|
|
| 0.46
| 7.7530
|
|
| 0.50
| 7.4412
|
III.
-
№ варианта
|
|
|
| 3
| 1.330
| 1.30
| 4.7556
| 8
| 1.455
| 1.45
| 5.3533
| 13
| 1.813
| 1.65
| 6.4552
| 18
| 2.290
| 1.90
| 7.5618
| 23
| 2.750
| 2.40
| 8.6734
| 28
| 3.040
| 2.55
| 9.7904
|
|
| 2.80
| 10.9131
|
|
| 3.20
| 12.0419
|
IV.
-
№ варианта
|
|
|
| 4
| 3.905
| 3.50
| 33.1154
| 9
| 4.110
| 4.55
| 34.8133
| 14
| 5.995
| 5.60
| 36.5982
| 19
| 7.213
| 6.20
| 38.4747
| 24
| 9.115
| 7.75
| 40.4473
| 29
| 10.050
| 8.80
| 42.5211
|
|
| 9.45
| 44.7012
|
|
| 10.95
| 46.9931
|
V.
-
№ варианта
|
|
|
| 5
| 1.090
| 1.01
| 12.6183
| 10
| 1.250
| 1.08
| 12.7644
| 15
| 1.275
| 1.11
| 12.9122
| 20
| 1.316
| 1.21
| 13.0617
| 25
| 1.488
| 1.26
| 13.2130
| 30
| 1.343
| 1.33
| 13.3660
|
|
| 1.46
| 13.5207
|
|
| 1.51
| 13.8357
|
Конечные разности практически вычисляются значительно проще разделенных, поэтому исходная таблица может содержать заметно больше узлов при тех же вычислительных затратах.
|
|
|