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插值法

2025-06-30

插值定义 ​

设 y=00f(x) 在区间 [a,00b] 上有定义,且在点 a≤x0<x1<⋯<xn≤b 上的值 y0,00y1,00⋯,00yn 已知。

插值节点 xi

f(x) 已知值的自变量输入。

插值区间 [a,00b]

包含所有插值节点的区间。

插值函数 P(x)

在所有插值节点 xi 处都与 yi 相同的简单函数。

P(xi)=yi,i=0,1,⋯,n
插值多项式 P(x)
插值函数 P(x) 为多项式形式。P(x)=a0+a1x+a2x2+⋯+anxn
插值法

求插值函数的方法。

多项式插值
求得的插值函数是插值多项式。
分段插值
求得的插值函数是分段的多项式。
三角插值
求得的插值函数是三角多项式[1]。

多项式插值定理 ​

经过相同 n+001 个点的 n 次插值多项式唯一。

证

设 n 次插值多项式

P(x)=a0+a1x+a2x2+⋯+anxn

经过 n+001 个点 {(xi,yi)}i=0n,并且 xi 互异,可以得到 n+001 元线性方程组

{a0+a1x0+⋯+anx0n=y0a0+a1x1+⋯+anx1n=y1 ⋮a0+a1xn+⋯+anxnn=yn

将 a0,00a1,00⋯,00an 视为待求解的变量,则系数矩阵为

A=[1x0⋯x0n1x1⋯x1n⋮⋮⋮1xn⋯xnn]

该矩阵为范德蒙德(Vandermonde)矩阵。由于 xi 互异,故

detA=∏i<j(xj−xi)≠0

故线性方程组的解 a0,00a1,00⋯,00an 存在且唯一。


  1. 三角多项式:形如 Tn(x)=00a0+00∑k=1n(akcos⁡(kx)+bksin⁡(kx)) 的多项式。 ↩︎