Interpolacja Lagrange'a
Transkrypt
Interpolacja Lagrange'a
Uniwersytet Mikołaja Kopernika Wydział Matematyki i Informatyki Katedra Analizy Matematycznej Agnieszka Rydzyńska nr albumu: 254231 Praca Zaliczeniowa z Seminarium Newton vs. Lagrange - kto lepszy? Opiekun pracy dr Krzysztof Leśniak Wydział Matematyki i Informatyki Toruń 2014 Pracę przyjmuję i akceptuję Potwierdzam złożenie pracy dyplomowej ......................................... ......................................... data i podpis opiekuna pracy data i podpis pracownika dziekanatu Rozdział 1 Informacje 1.1 Wzór interpolacyjny Newtona Zagadnienie interpolacji1 można sformułować w nastęujący sposób: W przedziale domkniętym [a,b] danych jest n + 1 punktów x0 , x1 , x2 , . . . , xn zwanych węzłami interpolacji 2 . Ponadto znane są wartości y0 , y1 , . . . , yn , jakie funkcja f(x) przyjmuje w tych punktach, tzn. f (xj ) = yi . (1.1) Problem polega na wyznaczeniu funkcji f (x) należącej do z góry określonej klasy funkcji i spełniającej warunki (1.1). Geometryczną interpretacją problemu jest znalezienie takiej krzywej, z określonej rodziny krzywych, która przechodzi przez punkt (xi , yi ) dla i = 1, 2, . . . , n. Wiele jest znanych wzorów interpolacyjnych, dających efektywną postać funkcji f (x). Wśród nich rozróżniamy wzory dla przypadku, gdy odstępy między węzłami są równe. Dla takiego przypadku podstawowy jest wzór Newtona, a dla pozostałych przypadków klasyczny wzór Lagrange’a. We wzorze interpolacyjnym Newtona odstęy między kolejnymi węzłami xk dla k = 0, . . . , n wynoszą h, czyli xk = x0 + kh dla k = 0, . . . , n. (1.2) Oznaczamy (x − x0 )(k) = (x − x0 )(x − x1 ) . . . (x − xk−1 ) (1.3) Szukamy funkcji f (x) spełniającej warunki (1.1) w postaci f (x) = a0 + a1 (x − x0 )(1) + a2 (x − x0 )(2) + . . . + an (x − x0 )(n) , (1.4) przy czym chodzi o wyznaczenie współczynników ak dla k = 0, . . . , n. 1 metoda numeryczna polegająca na wyznaczaniu w danym przedziale tzw. funkcji interpolacyjnej, która przyjmuje w nim z góry zadane wartości w ustalonych punktach, nazywanych węzłami 2 Węzeł funkcji(węzeł interpolacji) to argument funkcji, dla którego znana jest jej wartość. Jeżeli: f : A → B, jest funkcją z A w B, xi jest elementem A, dla którego znana jest wartość f (xi ) : yi = f (xi ), yi ∈ B to xi jest węzłem funkcji f . 3 4 ROZDZIAŁ 1. INFORMACJE W tym celu wprowadza się specjalny operator różnicowania ∆k , określony następująco: ∆1 f (x) = f (x + h) − f (x), ∆k f (x) = ∆1 (∆k−1 f (x)). (1.5) Włąsnością tego operatora jest, iż ∆1 (x − x0 )(k) = hk(x − x0 )(k−1) . (1.6) Istotnie, na podstawie definicji operatora ∆1 i uwagi na (1.2) mamy ∆1 (x − x0 )(k) = (x + h − x0 )(k) − (x − x0 )(k) = = (x + h − x0 )(x − x0 )(k−1) − (x − x0 )(k−1) [x − x0 − (k − 1)h] = = (x − x0 )(k−1) (x + h − x0 − x + x0 + kh − h) = = hk(x − x0 )(k−1) . Działam teraz kolejno na funkcje f (x), określoną wzorem (1.4), operatorami ∆1 , ∆2 , . . ., ∆n , wykorzystując przy tym zależność (1.6). Otrzymamy ∆1 f (x) = ha1 + 2ha2 (x − x0 )(1) + 3ha3 (x − x0 )(2) + . . . + + hnan (x − x0 )(n−1) , ∆2 f (x) = 2h2 a2 + 6h2 a3 (x − x0 )(1) + . . . + + h2 n(n − 1)an (x − x0 )(n−2) , (1.7) ... ∆n = f (x) = hn n!an Jeżeli do wzorów (1.4) i (1.7) podstawimy x = x0 , to otrzymamy f (x0 ) = a0 , ∆ f (x0 ) = ha1 , ∆2 f (x0 ) = 2h2 a2 , ... n ∆ f (x0 ) = n!hn an , 1 skąd ak = ∆k f (x0 )k!hk (1.8) przjmując ∆0 f (x0 ) = f (x0 ). Wobec tego interpolacyjny wzór Newtona przyjmie ostateczną postać ∆1 f (x0 ) (x − x0 )(1) + 1!h ∆2 f (x0 ) + (x − x0 )(2) + 2!h2 + ...+ ∆n f (x0 ) + (x − x0 )(n) n!hn f (x) = f (x0 ) + (1.9) 1.1. WZÓR INTERPOLACYJNY NEWTONA 5 f (x) ∆1 f (x) ∆2 f (x) ∆3 f (x) ∆4 f (x) f (x0 ) ∆1 f (x0 ) ∆2 f (x0 ) ∆3 f (x0 ) ∆4 f (x0 ) f (x1 ) ∆1 f (x1 ) ∆2 f (x1 ) ∆3 f (x1 ) f (x2 ) ∆1 f (x2 ) ∆2 f (x2 ) f (x3 ) ∆1 f (x3 ) f (x4 ) Tabela 1.1: Tablica różnic W celu zastosowania w praktyce wzoru interpolacyjnego ((1.9)) należy obliczyć wartości ∆1 f (x), ∆2 f (x), . . ., ∆n f (x) w odpowiednich punktach. Dla szybkiego obliczenia tych wartości buduje się następującą tablicę trójkątną, której pierwsze wyrazy (pod kreską) każdej kolumny dają szukane wartości kolejnych różnic w punkcie x0 . Poniżej podano taką tablicę dla n = 4. W tablicy tej pierwsza kolumna zawiera wartości dane z góry f (x0 ), f (x1 ), . . ., f (xn ). W następnej kolumnie ∆1 f (x0 ) = f (x1 ) − f (x0 ), ∆1 f (x0 ) = f (x2 ) − f (x1 ), ∆1 f (x0 ) = f (x3 ) − f (x2 ), ∆1 f (x0 ) = f (x4 ) − f (x3 ), Widzimy zatem, iż każdy wyraz drugiej kolumny jest różnicą pewnych dwóch wyrazów występujących kolejno w poprzedniej kolumnie. Analogiocznie postępujemy w kolejnych kolumnach tablicy. Przykład 1. Dany jest szereg statystyczny xi 0 1 2 3 4 f (x) 7 11, 5 10 12, 1 13 yi 7 11, 5 10 12, 1 13 ∆1 f (x) ∆2 f (x) 4, 5 −6 −1, 5 3, 6 2, 1 −1, 2 0, 9 ∆3 f (x) ∆4 f (x) 9, 6 −14, 4 −4, 8 Szukaną funkcją f (x) jest zatem wedlug wzoru (1.9) funkcja f (x) = 7 + 4, 5x − 3x(x − 1) + 1, 6x(x − 1)(x − 2) − 0, 51x(x − 1)(x − 2)(x − 3) = = −0, 51x4 + 4, 66x3 − 13, 41x2 + 13, 76x + 7 6 ROZDZIAŁ 1. INFORMACJE 1.2 Wzór interpolacyjny Lagrange’a W przypadku, gdy różne między sobą węzły interpolacji x0 , x1 , . . . , xn są rozmieszczone w nierównych odstępach, dla wyznaczenia wielomianu co najwyżej stopnia n, mającego własność f (xi ) = yi dla i = 0, 1, . . . , n (1.10) gdzie yi są liczbami z góry dnaymi, można skorzystać ze wzoru interpolacyjnego Lagrange’a Ln (x) = n X i=0 yi (x − x0 )(x − x1 ) . . . (x − xi−1 )(x − xi+1 ) . . . (x − xn ) (xi − x0 )(xi − x1 ) . . . (xi − xi−1 )(xi − xi+1 ) . . . (xi − xn ) (1.11) Dla wykazania, że Ln (x) jest szukaną funkcją f (x), wygodnie jest wprowadzić pomocniczy wielomian (n+1)-go stopnia wn+1 (x) = n X (x − x0 )(x − x1 ) . . . (x − xj−1 )(x − xj+1 ) . . . (x − xn ) (1.12) j=0 0 Wielomian wn+1 ma następujące własnośći: 1. wn+1 (xi ) = 0 dla i = 0, 1, . . . , n, 0 2. wn+1 = (x − x0 ) . . . (xi − xi−1 )(xi − xi+1 ) . . . (xi − xn ), 3. wn+1 (x) x−xi 0 x=xj = dlaj = 6 i 0 (xi ) dlaj = i. wn+1 Powyższe własności wielominau wn+1 (x) pozwalają na przedstawienie funkcji Ln (x) w uproszczonej potaci n X wn+1 (x) 1 yi Ln (x) = , (1.13) · 0 x − xj wn+1 (xi ) i=0 Przykład 2. Znaleźć wielomian co najwyżej trzeciego stopnia, który by w punktach 0,1,3,6 przyjmował odpowiednio wartości 1,2,8,64. Obliczyć wartość tego wielomianu w punkcie 4. W tym przypadku w4 (x) = x(x − 1)(x − 3)(x − 6) w40 (x) = (x − 1)(x − 3)(x − 6) + x(x − 3)(x − 6) + x(x − 1)(x − 3), w40 (0) = −18, w40 (1) = 10, w40 (3) = −18, w40 (6) = 90. Szukanym wielomianem jest zatem według wzoru (1.13) 1 1 (x − 1)(x − 3)(x − 6) + x(x − 3)(x − 6)+ 18 5 4 32 − x(x − 1)(x − 6) + x(x − 1)(x − 3) = 9 45 37 44 47 = x3 − x2 + x + 1 90 45 30 A zatem L3 (4) = 17, 9. L3 (x) = − Rozdział 2 Interpolacja wielomianem tzreciego stopnia Poniżej przedstawię interpolacje niektórych charakterystycznych funkcji. Dla każdego z przykładów powtarzają się niektóre obliczenia. Do obu typów interpolacji potrzebna jest prosta tabelka: xi . . . yi . . . gdzie xi są kolejnymi argumentami funkcji dla i = 0, 1, . . . , n a yi to wartości funkcji w punktach xi . Dla interpolacji Newtona na początku tworzymy tabelę postaci 1.1. Każda z nich jest tworzona odrębnie w zależnościod wartości yi powyższej tabeli. Interpolację Lagrange’a także można uprościć. W interpolacji Lagrange’a korzystam z wielomianu w4 (x) = x(x − 1)(x − 2)(x − 3) (2.1) w4 (x) = (x − 1)(x − 2)(x − 3)(x − 4) (2.2) albo Na ich podstawie liczę w40 (x) dostając odpowiednio: w40 (x) = (x − 1)(x − 2)(x − 3) + x(x − 2)(x − 3) + x(x − 1)(x − 3) + x(x − 1)(x − 2) (2.3) w40 (x) = (x − 2)(x − 3)(x − 4) + (x − 1)(x − 3)(x − 4) + (x − 1)(x − 2)(x − 4) + (x − 1)(x − 2)(x − 3) (2.4) oraz Dalej, patrząc na definicję metody Lagrange’a otzrymujemy, że: 7 8 ROZDZIAŁ 2. INTERPOLACJA WIELOMIANEM TZRECIEGO STOPNIA • dla wzorów (2.1) w40 (0) = −6 w40 (1) = 2 w40 (2) = −2 w40 (3) = 6 (2.5) w40 (10) = −6 w40 (2) = 2 w40 (3) = −2 w40 (4) = 6 (2.6) • dla wzoru (2.2) Ilustracje na końcu każdego podrozdziału rozdziału drugiego przedstawiają tzry wykresy funkcji. Pierwszy to wykres funkcji interpolowanej oznaczony kolorem niebieskim, drugi to interpolacja Newtona oznaczona kolorem czerwonym a trzecia to interpolacja metodą Lagrange’a oznaczona kolorem zielonym. Kolor fioletowy na niektórych wykresach symbolizuje pokrywanie się funkcji pierwotnej z rozwinięciem interpolacyjnym. Tak przygotowani możemy zająć się porównaniem podstawowych funkcji. 2.1 Funkcje postaci f (x) = ax + b, f (x) = ax2 + bx + c, f (x) = ax3 + bx2 + cx + d Do każdej z tych funkcji można w sposób identyczny zastosować interpolację Newtona, jak i Lagrange’a. Wynikiem będzie ta sama funkcja f (x), na której chcemy zastosować interpolację. Dla udowodnienia mojej tezy, poniżej przedstawię dwa przykłady, które potwierdzą prawdziwość moich spostrzeżeń. Przykład 3. Stosując interpolację Lagrange’a znależć wielomian funkcji f (x) = 2x2 + 5x − 7. Na początku tworzę tabelkę: xi 0 1 2 3 yi -7 0 11 26 Korzystając z gotowych już wyników: (2.1) , (2.3) i (2.5) otzrymuję L3 (x) = − 7(x − 1)(x − 2)(x − 3) · (−0.17) + 0 · x(x − 2)(x − 3) · (0.5) + 11x(x − 1)(x − 3) · (−0.5) + 26x(x − 1)(x − 2) · (0.17) = 2.2. FUNKCJA LN X 9 Ostatecznie otrzymuję L3 (x)2x2 + 5x − 7 Przykład 4. Stosując interpolację Newtona znależć wielomian funkcji f (x) = 4x3 −9x2 + 2x − 11. Na początku tworzę tabele: xi 0 1 2 3 yi -11 -14 -11 22 oraz f (x) ∆1 f (x) -11 -3 -14 3 -11 33 22 ∆2 f (x) 6 30 ∆3 f (x) 30 Wprost ze wzoru (1.9) otrzymujemy F (x) = −11 − 3x + 6x(x − 1) + 30x(x − 1)(x − 2) I ostatecznie: F (x) = 4x3 − 9x2 + 2x − 11 2.2 Funkcja ln x xi 1 2 3 4 2.2.1 yi 0 0.69 1.10 1.39 Interpolacja wg. Newtona f (x) ∆1 f (x) 0 0.69 0.69 0.41 1.10 0.29 1.39 ∆2 f (x) -0.28 -0.12 ∆3 f (x) 0.16 Wprost ze wzoru (1.9) otrzymujemy F (x) = 0 + 0.69 · (x − 1) − 0.28 · 1 1 (x − 1)(x − 2) + 0.16 · (x − 1)(x − 2)(x − 3) 2! 3! I ostatecznie F (x) = 0.03x3 − 0.30x2 + 1.40x − 1.13 10 ROZDZIAŁ 2. INTERPOLACJA WIELOMIANEM TZRECIEGO STOPNIA 2.2.2 Interpolacja wg. Lagrange’a Korzystając z gotowych już wyników: (2.2) , (2.4) i (2.6) otzrymuję 1 L3 (x) =0 · (x − 2)(x − 3)(x − 4) · (− ) 6 1 + 0.69 · (x − 1)(x − 3)(x − 4) · ( ) 2 1 + 1.1(x − 1)(x − 2)(x − 4) · (− ) 2 1 + 1.39(x − 1)(x − 2)(x − 3) · ( ) = 6 Ostatecznie L3 (x) = 0.03x3 − 0.3x2 + 1.41x − 1.13 2.2.3 2.3 Wykres Funkcja sin x xi 0 1 2 3 2.3.1 yi 0 0.02 0.04 0.05 Interpolacja wg. Newtona f (x) 0 0.02 0.04 0.05 ∆1 f (x) 0.02 0.02 0.01 ∆2 f (x) ∆3 f (x) 0 0.01 0.01 2.4. FUNKCJA √ X 11 Wprost ze wzoru (1.9) otrzymujemy F (x) = 0 + 0.02 · x + 0 · 1 1 x(x − 1) + 0.01 · (x − 1)(x − 2)(x − 3) 2! 3! Ostatecznie F (x) = 0.002x3 − 0.005x2 + 0.023x 2.3.2 Interpolacja wg. Lagrange’a Korzystając z gotowych już wyników: (2.1) , (2.3) i (2.5) otzrymuję 1 L3 (x) =0 · (x − 1)(x − 2)(x − 3) · (− ) 6 1 + 0.02 · x(x − 2)(x − 3) · ( ) 2 1 + 0.04x(x − 1)(x − 3) · (− ) 2 1 + 0.05x(x − 1)(x − 2) · ( ) = 6 Ostatecznie L3 (x) = 0.01x3 + 0.02x 2.3.3 Wykres 2.4 Funkcja √ x xi 0 1 2 3 yi 0 1 1.41 1.73 12 ROZDZIAŁ 2. INTERPOLACJA WIELOMIANEM TZRECIEGO STOPNIA 2.4.1 Interpolacja wg. Newtona f (x) 0 1 1.41 1.73 ∆1 f (x) 1 0.41 0.32 ∆2 f (x) ∆3 f (x) -0.59 0.50 -0.09 Wprost ze wzoru (1.9) otrzymujemy F (x) = 0 + 1 · x − 0.59 · 1 1 x(x − 1) + 0.50 · (x − 1)(x − 2)(x − 3) 2! 3! Ostatecznie F (x) = 0.008x3 − 0.54x2 + 1.46x 2.4.2 Interpolacja wg. Lagrange’a Korzystając z gotowych już wyników: (2.1) , (2.3) i (2.5) otzrymuję 1 L3 (x) =0 · (x − 1)(x − 2)(x − 3) · (− ) 6 1 + 1 · x(x − 2)(x − 3) · ( ) 2 1 + 1.41x(x − 1)(x − 3) · (− ) 2 1 + 1.73x(x − 1)(x − 2) · ( ) = 6 Ostatecznie L3 (x) = 0.08x3 + 0.53x + 1.45x 2.5. FUNKCJA √ 3 X 2.4.3 Wykres 2.5 Funkcja 13 √ 3 x xi 0 1 2 3 2.5.1 yi 0 1 1.26 1.44 Interpolacja wg. Newtona f (x) ∆1 f (x) 0 1 1 0.26 1.26 0.18 1.44 ∆2 f (x) -0.74 -0.08 ∆3 f (x) 0.66 Wprost ze wzoru (1.9) otrzymujemy 1 1 F (x) = 0 + 1 · x − 0.74 · x(x − 1) + 0.66 · (x − 1)(x − 2)(x − 3) 2 3 Ostatecznie F (x) = 0.11x3 − 0.7x2 + 1.59x 14 ROZDZIAŁ 2. INTERPOLACJA WIELOMIANEM TZRECIEGO STOPNIA 2.5.2 Interpolacja wg. Lagrange’a Korzystając z gotowych już wyników: (2.1) , (2.3) i (2.5) otzrymuję 1 L3 (x) =0 · (x − 1)(x − 2)(x − 3) · (− ) 6 1 + 1 · x(x − 2)(x − 3) · ( ) 2 1 + 1.26x(x − 1)(x − 3) · (− ) 2 1 + 1.44x(x − 1)(x − 2) · ( ) = 6 Ostatecznie L3 (x) = 0.11x3 + 0.7x + 1.59x 2.5.3 2.6 Wykres Funkcja ex xi 0 1 2 3 yi 1 2.72 7.39 20.09 2.6. FUNKCJA E X 2.6.1 15 Interpolacja wg. Newtona f (x) ∆1 f (x) ∆2 f (x) 0 1.72 2.95 2.72 4.67 8.03 7.39 12.7 20.09 ∆3 f (x) 5.08 Wprost ze wzoru (1.9) otrzymujemy 1 1 F (x) = 1 + 1.72 · x + 2.95 · x(x − 1) + 5.08 · (x − 1)(x − 2)(x − 3) 2 6 Ostatecznie F (x) = 0.85x3 − 1.07x2 + 1.94x 2.6.2 Interpolacja wg. Lagrange’a Korzystając z gotowych już wyników: (2.1) , (2.3) i (2.5) otzrymuję A zatem 1 L3 (x) =1(x − 1)(x − 2)(x − 3) · (− ) 6 1 + 2.72 · x(x − 2)(x − 3) · ( ) 2 1 + 7.39x(x − 1)(x − 3) · (− ) 2 1 + 20.09x(x − 1)(x − 2) · ( ) = 6 Ostatecznie L3 (x) = 0.85x3 − 1.06x2 + 3.60x + 1 16 ROZDZIAŁ 2. INTERPOLACJA WIELOMIANEM TZRECIEGO STOPNIA 2.6.3 Wykres 2.7 Funkcja 2x xi 0 1 2 3 2.7.1 yi 1 2 4 8 Interpolacja wg. Newtona f (x) 1 2 44 8 ∆1 f (x) 1 2 4 ∆2 f (x) ∆3 f (x) 1 1 2 Wprost ze wzoru (1.9) otrzymujemy 1 1 F (x) = 1 + 1 · x + 1 · x(x − 1) + 1 · x(x − 1)(x − 2) 2 6 Ostatecznie F (x) = 0.17x3 − 0.83x + 1 2.8. FUNKCJA 2.7.2 √ X 2 17 Interpolacja wg. Lagrange’a Korzystając z gotowych już wyników: (2.1) , (2.3) i (2.5) otzrymuję 1 L3 (x) =1(x − 1)(x − 2)(x − 3) · (− ) 6 1 + 2 · x(x − 2)(x − 3) · ( ) 2 1 + 4x(x − 1)(x − 3) · (− ) 2 1 + 8x(x − 1)(x − 2) · ( ) = 6 Ostatecznie L3 (x) = 0.17x3 − 2.50x + 1 2.7.3 2.8 Wykres Funkcja √ x 2 xi 1 2 3 4 yi 2 1.41 1.26 1.19 18 ROZDZIAŁ 2. INTERPOLACJA WIELOMIANEM TZRECIEGO STOPNIA 2.8.1 Interpolacja wg. Newtona f (x) 2 1.41 1.26 1.19 ∆1 f (x) -0.59 -0.15 -0.07 ∆2 f (x) ∆3 f (x) 0.44 -0.36 0.08 Wprost ze wzoru (1.9) otrzymujemy F (x) = 2 − 0.59(x − 1) + 0.44(x − 1)(x − 2) · 1 1 − 0.36(x − 1)(x − 2)(x − 3) · 2! 3! = −0.12x3 + 0.71x2 − 1.30x + 0.71 2.8.2 Interpolacja wg. Lagrange’a Korzystając z gotowych już wyników: (2.2) , (2.4) i (2.6) otzrymuję A zatem L3 (x) =2(x − 2)(x − 3)(x − 4) · −1 + 6 1 + 1.41(x − 1)(x − 3)(x − 4) · + 2 −1 + 1.26(x − 1)(x − 2)(x − 4) · + 2 1 + 2(x − 1)(x − 2)(x − 3) · 6 Ostatecznie L3 (x) = −0.06x3 + 0.57x2 − 8.14x + 3.38 2.8.3 Wykres 2.9. FUNKCJA X SIN(X) 2.9 19 Funkcja x sin(x) xi 1 2 3 4 2.9.1 yi 0.02 0.07 0.16 0.28 Interpolacja wg. Newtona f (x) ∆1 f (x) 0.02 0.05 0.07 0.09 0.16 0.12 0.28 ∆2 f (x) 0.04 0.03 ∆3 f (x) -0.01 Wprost ze wzoru (1.9) otrzymujemy F (x) = 0.02 − 0.05(x − 1) + 0.04(x − 1)(x − 2) · 1 1 − 0.01(x − 1)(x − 2)(x − 3) · 2 6 Ostatecznie F (x) = −0.001x3 + 0.026x2 − 0.021x + 0.016 2.9.2 Interpolacja wg. Lagrange’a Korzystając z gotowych już wyników: (2.2) , (2.4) i (2.6) otzrymuję −1 + 6 1 + 0.07(x − 1)(x − 3)(x − 4) · + 2 −1 + 0.16(x − 1)(x − 2)(x − 4) · + 2 1 + 0.28(x − 1)(x − 2)(x − 3) · 6 L3 (x) =0.02(x − 2)(x − 3)(x − 4) · Ostatecznie L3 (x) = −0.001x3 + 0.1x2 − 0.305x + 0.23 20 ROZDZIAŁ 2. INTERPOLACJA WIELOMIANEM TZRECIEGO STOPNIA 2.9.3 Wykres Bibliografia [1] Eugeniusz Zeniuk, Marta Kapturczak, Krzysztof Szerszeń: Zastosowanie wielomianów interpolacyjnych Lagrange’a do aproksymacji funkcji brzegowych. [2] J. Stoer, R. Bulirsch: Introduction to Numerical Analysis. [3] prof. dr hab. Oleksandr Gomilko: Metody numeryczne 21 22 BIBLIOGRAFIA Spis treści 1 Informacje 1.1 Wzór interpolacyjny Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Wzór interpolacyjny Lagrange’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 6 2 Interpolacja wielomianem tzreciego stopnia 2.1 Funkcje postaci f (x) = ax + b, f (x) = ax2 + bx + c, f (x) = ax3 + bx2 + cx + d 2.2 Funkcja ln x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 Interpolacja wg. Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 Interpolacja wg. Lagrange’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3 Wykres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Funkcja sin x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Interpolacja wg. Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.2 Interpolacja wg. Lagrange’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.3 Wykres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . √ 2.4 Funkcja x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1 Interpolacja wg. Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2 Interpolacja wg. Lagrange’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3 Wykres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . √ 2.5 Funkcja 3 x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1 Interpolacja wg. Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2 Interpolacja wg. Lagrange’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.3 Wykres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 Funkcja ex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.1 Interpolacja wg. Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.2 Interpolacja wg. Lagrange’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.3 Wykres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7 Funkcja 2x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.1 Interpolacja wg. Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.2 Interpolacja wg. Lagrange’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.3 Wykres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . √ x 2.8 Funkcja 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8.1 Interpolacja wg. Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8.2 Interpolacja wg. Lagrange’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8.3 Wykres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9 Funkcja x sin(x) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9.1 Interpolacja wg. Newtona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8 9 9 10 10 10 10 11 11 11 12 12 13 13 13 14 14 14 15 15 16 16 16 17 17 17 18 18 18 19 19 23 24 SPIS TREŚCI 2.9.2 2.9.3 Interpolacja wg. Lagrange’a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Wykres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20