Spline interpoláció - studopediya

A nagyszámú interpoláció csomópontok kell használni a magas fokú Interpoláló polinomok, amely megteremti némi kényelmetlenséget a számítás. Tudod elkerülni a magas fokú interpolációs polinom-interpoláció részes betörni néhány darab az építőiparban minden független interpolációs polinom. Azonban az ilyen interpoláció jelentős hátránya: a pontok különböző térhálósító Interpoláló polinomok nem folytonos első deriváltját őket, így, hogy megoldja a problémát, szakaszonként lineáris interpoláció segítségével egy speciális fajtája, szakaszonként polinom interpoláció - spline interpoláció.

Spline - olyan funkció, amely az egyes részleges intervallumban algebrai polinom-interpoláció és folyamatos a megadott tartományon együtt több a származékok.

Legyen az interpolált függvény f (x) határozza meg az értékeket a csomópontok. . Jelöljük a hossza a részleges szegmens. Arra törekszünk, egy spline minden részleges szegmensek formájában:

ahol - a négy ismeretlen együtthatók. Be tudjuk bizonyítani, hogy a problémát találni egy spline egyedülálló megoldás.

Egybeesni a értékek a csomópontokat az táblázatos függvény értékei:

Ezek száma egyenletek (2n) kétszer kisebb, mint az ismeretlenek száma együtthatók. Annak érdekében, hogy a további feltételek, akkor is szükség van a folyamatos első és második származékok spline minden pontján, beleértve a csomópontokat. Ahhoz, hogy ezt meg kell egyenlővé a bal és a jobb-származékok. . . a belső csomópontot.

Kiszámítása a kifejezés a származékokat. egymást követő differenciálódását (5,27):

megtalálni a jobb és a bal-származékok a csomópont:

Mi jár ezzel analóg módon történik a második derivált:

Egyenlővé balra és jobbra-származékok, ezt kapjuk:

Egyenletek (5,32) (5,33) ad egy további 2 (n-1) körülmények között. követelményeket szabhat a viselkedését a spline interpolációra végein a szegmens, hogy megkapjuk a hiányzó egyenletek. Ha a kereslet nulla görbületű végein egy spline interpolációs intervallumban (azaz, a második derivált nullával egyenlő), kapjuk:

Kizárva az egyenletek (5,28) - (5.33) n ismeretlennel. kapunk egy egyenletrendszert:

A rendszer (5,35) áll 3n egyenletek. Miután megoldotta a rendszerben (5,35), megkapjuk az értékeket az ismeretlen. meghatározzuk a készlet minden képletek a szükséges interpolációs spline

Program eljárás végrehajtására spline interpoláció meglehetősen nehézkes, ezért korlátozzuk a vitát, hogy megoldja a problémát interpolációs sine segítségével bordák segítségével MathCAD csomag jellemzői: interpolált (VS, x, y, z), lspline (x, y), pspline (x , y), CSPLINE (x, y).

Dokumentum csomag MathCAD, amely egy oldat spline, áll a következő blokkok.

1. Állítsa az asztal interpolált értékeket funkció

2. számítása spline együtthatók közeledik a határpont egy egyenes vonal, parabola, többtagú a harmadik fokozatot, ill.

3. Cél diszkrét rács értékeket számolja spline

Np: = 1000 i: = 0. Np Xi: = NP

4. számítása spline értékek a rácspontok

5. vizualizálása spline (ábra. 5.6)

6. GFP- a különbség a spline különböző típusú a rács csomópontok (ábra. 5.7)

7. értékek kiszámítását az első származékok spline

Spline interpoláció - studopediya

Spline interpoláció - studopediya

8. Plotting első származékok spline (ábra. 5.8)

9. kiszámítása értékeinek második származékok spline

Spline interpoláció - studopediya

Spline interpoláció - studopediya

9. Plotting második származékok spline (ábra. 5.9)

10. kiszámítása az értékek a harmadik származékok bordák

11. ábrázolása harmadik származékok spline (ábra. 5.10)

Spline interpoláció - studopediya

Amint az ábrából látható. 5,8-5,10, első és második származékok folyamatos spline függvények, harmadik és a magasabb rendű származékok - szakaszos funkciókat.

Kapcsolódó cikkek