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内插法(Interpolation)是指将一组离散坐标上的数据点连接后,在这些点之间插入曲线或曲面。它是应用最广泛的数值分析方法之一,在数学中,它也可以用来插值,即近似拟合任意可微函数。
内插法计算公式的步骤主要包括:输入原始数据;拟合插值多项式;通过插值多项式求解特定函数;探究原特定函数的二阶导数连续性及误差控制。
1. 输入原始数据:内插法的输入数据一般是以坐标对的形式给出的,也就是一系列的数据点,以这些点为基础来拟合出一条曲线,将这些离散的数据点连接起来。
2. 拟合插值多项式:通常情况下,插值多项式采用最小二乘法进行拟合,来拟合出一条能够尽可能满足原始数据点的曲线。也就是要求拟合出来的曲线能够尽可能的“最好的”拟合原始的数据点,这里的“最好”是指拟合出来的曲线与原始数据点的坐标值之差的平方和为最小。
3. 通过插值多项式求解特定函数:当拟合出的插值多项式已经达到了最优时,我们就可以用比较简单的方法来求解特定函数了。我们可以直接将原先的离散点替换成拟合出来的插值多项式,这样就可以实现函数求值的功能。
4. 探究原特定函数的二阶导数连续性及误差控制:由于拟合出来的插值多项式可以实现函数的求值,我们可以探究原特定函数的二阶导数连续性及误差控制。在这个过程中,我们可以求出拟合出来的插值多项式和原特定函数的误差的大小,以便于更好的确定拟合的曲线的连续性。
拓展知识:内插法与拟合法的区别。
内插法与拟合法在功能上略有不同,内插法是指将一组离散坐标上的数据点连接后,在这些点之间插入曲线或曲面;而拟合法则是利用拟合函数拟合一组离散点,以表示总的分布规律。两者的不同在于,内插法一般情况下采用的是最小二乘法,将原数据点“拟合”到曲线上;而拟合法则是首先定义一个拟合函数,然后根据所给数据,求出拟合函数的参数,以此来拟合这些离散点。
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