1. 拉格朗日插值法例题视频
在数值分析中,拉格朗日插值法是以法国十八世纪数学家约瑟夫·拉格朗日命名的一种多项式插值方法。
许多实际问题中都用函数来表示某种内在联系或规律,而不少函数都只能通过实验和观测来了解。如对实践中的某个物理量进行观测,在若干个不同的地方得到相应的观测值,拉格朗日插值法可以找到一个多项式,其恰好在各个观测的点取到观测到的值。
2. 拉格朗日插值例子
构造一组插值基函数.”就是构造一个函数,这个函数在其中一点的值为1,其它点的值为0。这样的话把n个这样的函数加权加起来得到的函数就是在每个点上的值都是需要的了
3. 拉格朗日插值法原理
构造函数4a+b+m(a^2+b^2+c^2-3)
对函数求偏导并令其等于0
4+2ma=0
1+2mb=0
2mc=0
同时a^2+b^2+c^2=3
所以
m=根号17/2根号3
a=-4根号3/根号17
b=-根号3/根号17
4a+b=-根号51
1、是求极值的,不是求最值的
2、如果要求最值,要把极值点的函数值和不可导点的函数值还有端点函数值进行比较
3、书上说是可能的极值点,这个没错,比如f(x)=x^3,在x=0点导数确实为0,但是不是极值点,所以是可能的极值点,到底是不是要带入原函数再看
4. 拉格朗日插值法程序设计流程图
拉格朗日乘数法(以数学家约瑟夫·路易斯·拉格朗日命名)是一种寻找变量受一个或多个条件所限制的 多元函数的 极值的方法。
这种方法将一个有n 个变量与k 个 约束条件的最优化问题转换为一个有n + k个变量的方程组的极值问题,其变量不受任何约束。
这种方法引入了一种新的标量未知数,即拉格朗日乘数:约束方程的梯度(gradient)的线性组合里每个向量的系数。
此方法的证明牵涉到偏微分, 全微分或链法,从而找到能让设出的隐函数的微分为零的未知数的值。
5. 利用拉格朗日插值法
线性插值也叫两点插值,已知函数y = f (x)在给定互异点x0, x1上的值为y0= f (x0),y1=f (x1)线性插值就是构造一个一次多项式:P1(x) = ax + b,使它满足条件:P1 (x0) = y0, P1 (x1) = y1 其几何解释就是一条直线,通过已知点A (x0, y0),B(x1, y1)
6. 拉格朗日插值法实际应用
拉格朗日乘数原理(即拉格朗日乘数法)由用来解决有约束极值的一种方法。
有约束极值:举例说明,函数 z=x^2+y^2 的极小值在x=y=0处取得,且其值为零。如果加上约束条件 x+y-1=0,那么在要求z的极小值的问题就叫做有约束极值问题。
上述问题可以通过消元来解决,例如消去x,则变成
z=(y-1)^2+y^2
则容易求解。
但如果约束条件是(x+1)^2+(y-1)^2-5=0,此时消元将会很繁,则须用拉格朗日乘数法,过程如下:
令
f=x^2+y^2+k*((y-1)^2+y^2)
令
f对x的偏导=0
f对y的偏导=0
f对k的偏导=0
解上述三个方程,即可得到可让z取到极小值的x,y值。
拉格朗日乘数原理在工程中有广泛的应用,以上只简单地举一例,更复杂的情况(多元函数,多限制条件)可参阅高等数学教材。
7. 拉格朗日插值算法流程图
[拉格朗日(Lagrange)中值定理]若函数f(x)满足条件:
(1)在闭区间[a,b]上连续;
(2)在开区间(a,b)内可导,则在(a,b)内至少存在一点ξ,使得
显然,罗尔定理是拉格朗日中值定理当f(a)=f(b)时的特殊情形,拉格朗日中值定理是罗尔定理的推广。
8. 拉格朗日插值法算法
一、拉格朗日插值法
是以法国十八世纪数学家约瑟夫·路易斯·拉格朗日命名的一种多项式插值方法。许多实际问题中都用函数来表示某种内在联系或规律,而不少函数都只能通过实验和观测来了解。如对实践中的某个物理量进行观测,在若干个不同的地方得到相应的观测值,拉格朗日插值法可以找到一个多项式,其恰好在各个观测的点取到观测到的值。这样的多项式称为拉格朗日(插值)多项式。
二、Lagrange基本公式:
拉格朗日插值公式,设,y=f(x),且xi< x < xi+1,i=0,1,…,n-1,有:
Lagrange插值公式计算时,其x取值可以不等间隔。由于y=f(x)所描述的曲线通过所有取值点,因此,对有噪声的数据,此方法不可取。
一般来说,对于次数较高的插值多项式,在插值区间的中间,插值多项式能较好地逼近函数y=f(x),但在远离中间部分时,插值多项式与y=f(x)的差异就比较大,越靠近端点,其逼近效果就越差。
三、C++实现
#include <iostream>
#include <conio.h>
#include <malloc.h>
double lagrange(double *x,double *y,double xx,int n)/*拉格朗日插值算法*/
{
int i,j;
double *a,yy=0.0;/*a作为临时变量,记录拉格朗日插值多项式*/
a=(double *)malloc(n*sizeof(double));
for(i=0;i<=n-1;i++)
{
a[i]=y[i];
for(j=0;j<=n-1;j++)
if(j!=i) a[i]*=(xx-x[j])/(x[i]-x[j]);
yy+=a[i];
}
free(a);
return yy;
}
/
int main()
{
int i;
int n;
double x[20],y[20],xx,yy;
printf("Input n:");
scanf("%d",&n);
if(n>=20)
{
printf("Error!The value of n must in (0,20).");
getch();
return 1;
}
if(n<=0)
{
printf("Error! The value of n must in (0,20).");
getch();
return 1;
}
for(i=0;i<=n-1;i++)
{
printf("x[%d]:",i);
scanf("%lf",&x[i]);
}
printf("\n");
for(i=0;i<=n-1;i++)
{
printf("y[%d]:",i);
scanf("%lf",&y[i]);
}
printf("\n");
printf("Input?xx:");
scanf("%lf",&xx);
yy=lagrange(x,y,xx,n);
printf("x=%.13f,y=%.13f\n",xx,yy);
getch();
}