i j, existuje práve jeden algebraický polynóm n-tého stupˇna Priamym dosadením do (2) dostávame:

Podobné dokumenty
Funkcia - priradenie (predpis), ktoré každému prvku z množiny D priraďuje práve jeden prvok množiny H.

Kvadratické funkcie, rovnice, 1

Lineárne nerovnice, lineárna optimalizácia

8. Relácia usporiadania

Iracionálne rovnice = 14 = ±

3 Determinanty. 3.1 Determinaty druhého stupňa a sústavy lineárnych rovníc

To bolo ľahké. Dokážete nakresliť kúsok od prvého stromčeka rovnaký? Asi áno, veď môžete použiť tie isté príkazy.

Zvyškové triedy podľa modulu

Ďalší spôsob, akým je možné vygenerovať maticu je použitie zabudovaných funkcií na generovanie elementárnych matíc.

VECIT 2006 Tento materiál vznikol v rámci projektu, ktorý je spolufinancovaný Európskou úniou. 1/4

Import Excel Univerzál

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY TESTOVANIE ŠTATISTICKÝCH HYPOTÉZ

1. Postup pri výpočte rovnomerných odpisov - 27 ZDP

Vyhodnotenie potenciometrickej titračnej krivky - titrácia H 3 PO 4 s NaOH. V[cm 3 ] V[cm 3 ] ph ph 2 ph ph/ V 2 ph / V 2

Na aute vyfarbi celé predné koleso na zeleno a pneumatiku zadného kolesa vyfarbi na červeno.

Studentove t-testy. Metódy riešenia matematických úloh

Funkcionální řady. January 13, 2016

AR, MA a ARMA procesy

TomTom Referenčná príručka

Riešenie nelineárnych rovníc I

M úlohy (vyriešené) pre rok 2017

Osoba podľa 8 zákona finančné limity, pravidlá a postupy platné od

Kombinatorická pravdepodobnosť (opakovanie)

Kombinatorická pravdepodobnosť (opakovanie)

Aritmetické operácie v rôznych číselných sústavách. Ľudmila MACEKOVÁ, KEMT-FEI-TUKE, sep. 2017

tatistické rozdelenia

Diferenciál funkcie, jeho význam a použitie

Limita funkcie. Čo rozumieme pod blížiť sa? y x. 2 lim 3

Riešenie cvičení z 3. kapitoly

Množiny, relácie, zobrazenia

Modré obrázkové slová skladanie slov z písmen

Meranie elektrických parametrov na transformátore 400/121/10,5 kv

Návrh postupu pre stanovenie počtu odborných zástupcov na prevádzkovanie verejných vodovodov a verejných kanalizácií v správe vodárenských spoločnosti

Ružové obrázkové slová skladanie slov z písmen

Referenčná ponuka na prístup ku káblovodom a infraštruktúre. Príloha 7 Poplatky a ceny

Katolícka univerzita v Ružomberku Pedagogická fakulta Katedra matematiky. Diferenciálny počet očami G. W. Leibnitza

Pravdepodobnosť. Rozdelenia pravdepodobnosti

Umorovací počet. Umorovací počet. Monika Molnárová. Technická univerzita Košice. Umorovací počet.

Základy algoritmizácie a programovania

Beáta Stehlíková Časové rady, FMFI UK, 2013/2014. CvičenievR-kuI.:ARIMAmodely p.1/15

INTERNET BANKING. Platby cez Internet banking VŠETKO, ČO JE MOŽNÉ. with.vub.sk, Bank of

Riešené úlohy Testovania 9/ 2011

ČÍSELNÉ RADY. a n (1) n=1

Dvojmaticové hry. tefan Pe²ko. 18. april Katedra matematických metód, FRI šu

Matice. Matica typu m x n je tabuľka s m riadkami a n stĺpcami amn. a ij. prvok matice, i j udáva pozíciu prvku

VLADIMÍR KVASNIČKA JIŘÍ POSPÍCHAL. Algebra a diskrétna matematika

Verifikácia a falzifikácia

PROGRAM VZDELÁVACEJ ČINNOSTI. Anotácia predmetu

PRIEMYSELNÁ INFORMATIKA DISKRÉTNE LINEÁRNE RIADENIE

PROGRAM VZDELÁVACEJ ČINNOSTI. Anotácia predmetu

Príklad BH BZ NC KC Zisk 1 Parfum ,70 22,90 8,20 10 Parfumov Nákupná cena (NC) = 147 Katalógová cena (KC) = 229

Dodanie tovaru a reťazové obchody Miesto dodania tovaru - 13/1

MATLAB (1) - úvod do programovania vedeckých problémov. LS 2017, 8.predn.

PROGRAM VZDELÁVACEJ ČINNOSTI. Anotácia predmetu

Diplomový projekt. Detská univerzita Žilinská univerzita v Žiline Matilda Drozdová

Libovolnou z probraných metod najděte s přesností na 3 desetinná místa kladný kořen rovnice. sin x + x 2 2 = 0.

Začínam so zadaním z NEPOUŽÍVAME ROZSAH POKIAĽ HO MUSÍME PRESKOČIŤ

Fyzika 9. ročník 3. Laboratórna úloha

Manuál Generovanie prístupových práv E-Recept

1 Optimization toolbox

Ponuka a Dopyt: Ako Fungujú Trhy

3D origami - tučniak. Postup na prípravu jednotlivých kúskov: A) nastrihanie, alebo natrhanie malých papierikov (tie budeme neskôr skladať)

Ako započítať daňovú licenciu

Súmernosti. Mgr. Zuzana Blašková, "Súmernosti" 7.ročník ZŠ. 7.ročník ZŠ. Zistili sme. Zistite, či je ľudská tvár súmerná

RIEŠENIE NIEKTORÝCH ÚLOH LINEÁRNEJ ALGEBRY V PROSTREDÍ MS EXCEL. 1. Zadáme prvky matice A a B do buniek pracovného hárku zošita MS Excel

Počet hráčů: 3 6 Věk: 8+ Hrací doba: cca 15 minut

Numerický výpočet integrálu

Predaj cez PC pokladňu

Rozpočítavanie príjmov

Základy optických systémov

Obrázok Časový plán projektu, určite kritickú cestu. Obrázok Časový plán projektu, určite kritickú cestu

ZÁKLADY TEÓRIE GRAFOV

DANE A DAŇOVÝ SYSTÉM V SR

Textový editor WORD. Práca s obrázkami a automatickými tvarmi vo Worde

Metóda vetiev a hraníc (Branch and Bound Method)

Zmena vo výpočte ceny odchýlky Jesenná konferencia SPX 2017

Prevody z pointfree tvaru na pointwise tvar

1. LABORATÓRNE CVIČENIE

Polynomy a interpolace text neobsahuje přesné matematické definice, pouze jejich vysvětlení

RIZIKO V PODNIKU. Prípadová štúdia 2. Ing. Michal Tkáč, PhD.

Astronomická fotografia -- kuchárka pre digitálnu fotografiu

Ak potrebujte pomôcť s inštaláciou Home Centra Lite, použite

CVIČENIE 1 : ZÁKLADNÉ VÝPOČTY PRAVDEPODOBNOSTI

je zmena operácie ktorou z nelineárneho systému môže spraviť lineárny. Týmto krokom sme získali signál ktorý môžeme spracovať pomocou LDKI sústavy.

Súhrnný výkaz v roku Ing. Mgr. Martin Tužinký, PhD.

Diferenciálne rovnice druhého rádu

KOMISNÝ PREDAJ. Obr. 1


DLHODOBÝ MAJETOK (OBSTARANIE, ODPISY, VYRADENIE)

PROGRAM VZDELÁVACEJ ČINNOSTI. Anotácia predmetu

STRUČNÝ NÁVOD KU IP-COACHU

Dátové rozhranie pre výmenu dát v stavebníctve NDS. Verzia 1.1

SLOVENSKEJ REPUBLIKY

1. Formát exportov typu *.gpc (ABO)

Nelineárne optimalizačné modely a metódy

Lineárne obvody v stacionárnom ustálenom stave 1 (Úloha A-1)

Veľké porovnanie HD technológií - HD-TVI, HD-CVI, HD-SDI, analógové a IP kamery

Dealer Extranet 3. Cenové ponuky

Kontrola väzieb výkazu Súvaha a Výkaz ziskov a strát Príručka používateľa

Návod na použite plaftormy ELMARK E- Business obsahuje popis hlavných možností a funkcií programu. Príručka je štruktúrovaná podľa poradia možností.

Transkript:

0 Interpolácia 0 Úvod Hlavnou myšlienkou interpolácie je nájs t funkciu polynóm) P n x) ktorá sa bude zhodova t s funkciou fx) v n rôznych uzlových bodoch x i tj P n x) = fx i ) = f i = y i i = 0 n Niekedy sa naviac vyˇzaduje aj rovnos t derivácii do istého rádu napr pri tzv Hermitovej aproximácii sa vyˇzaduje zhoda prvých derivácii v uzlových bodoch Veta Pre kaˇzdú n + )-ticu funkˇcných hodnôt y 0 y y n a x i x j i j existuje práve jeden algebraický polynóm n-tého stupˇna pre P n x) = a 0 + a x + + a n x n ) taký ˇze preˇn platí P n x i ) = y i i = 0 n ) Dôkaz Priamym dosadením do ) dostávame: y 0 = P n x 0 ) = a 0 + a x 0 + + a n x n 0 y = P n x ) = a 0 + a x + + a n x n y n = P n x n ) = a 0 + a x n + + a n x n n To je sústava n + ) rovníc o n + ) neznámych ktorej riešením sú koeficienty a 0 a a n polynómu ) Táto sústava má riešenie vˇzdy nako l ko determinent matice Vandermontova matica) x 0 x n 0 V = x x n x n x n n je vˇzdy nenulový Teraz uvedieme dve konštrukie tohto polynómu 0 Lagrangeova interpolácia Lagrangeov interpolaˇcný polynóm zostrojíme pomocou elementárnych Lagrangeových interpolaˇcných polynómov L n x) = n y i l ni x) i=0

kde elementárne Lagrangeové interpolaˇcné polynómy definujeme nasledovne l ni x) = x x 0) x x ) x x i ) x x i+ ) x x n ) x i x 0 ) x i x ) x i x i ) x i x i+ ) x i x n ) Elementárny intepolaˇcný polynóm je zrejme vo všetkých uzlových bodoch okrem i-tého rovný nule { 0 i j l ni x) = i = j Príklad Nájdite Lagrangeov interpolaˇcný polynóm pre uzlové body funkcie dané tabu lkou: x i : 0 4 6 y i = fx i ) : 4 Riešenie: Elementárne Lagrangeove interpolaˇcné polynómy pre tieto hodnoty sú l 40 x) = = x x ) x 4) x 6) ) ) 4) 6) = x x ) x 4) x 6) = 34 34 x4 3 x3 + 96 x x l 4 x) = x + ) x ) x 4) x 6) 0 + ) 0 ) 0 4) 0 6) = x ) x + ) x 4) x 6) = 96 = 5 4 x3 96 x4 5 4 x 5 x + l 4 x) = x + ) x x 4) x 6) + ) 4) 6) = x x + ) x 4) x 6) = 64 = 64 x4 x3 + 6 x + 3 4 x l 43 x) = x + ) x x ) x 6) 4 + ) 4 4 ) 4 6) = x x ) x + ) x 6) = 96 = 6 x3 96 x4 + 4 x 4 x l 44 x) = = x + ) x x ) x 4) 6 + ) 6 6 ) 6 4) = x x ) x + ) x 4) = 34 34 x4 96 x3 96 x + 4 x Jednotlivé elementárne Lagrangeove interpolaˇcné polynómy môˇzeme vidie t na nasledujúcom obrázku

y 0 0 06 04 0 3 4 5 6 0 x 04 06 0 0 obr 3 A teda Lagrangeov interpolaˇcný polynóm je x x ) x 4) x 6) x + ) x ) x 4) x 6) L 4 x) = + + 34 96 x + ) x x 4) x 6) x + ) x x ) x 6) + ) + + 64 96 x + ) x x ) x 4) +4 = 34 = 34 x4 3 x3 + 96 x ) 5 x + 4 x3 96 x4 5 4 x 5 ) x + + 64 x4 x3 + 6 x + 3 ) 4 x + 6 x3 96 x4 + 4 x ) 4 x + +4 34 x4 96 x3 96 x + ) 4 x jeho roznásobením a sˇcítaním dostaneme vz tah L 4 x) = 3 x4 + 4 x3 7 4 x + 3

y 4 3 3 4 5 6 x obr :L 4 x) = 3 x4 + 4 x3 7 4 x + 03 Newtonova interpolácia Pomocou Newtonovej interpolácie vypoˇcítme opä t ten istý polynóm ako Lagrangeovou interpoláciou ˇco je zrejmé nako l ko ako hovorí veta ) tento polynóm je jediný Rozdielny je spôsob jeho odvodenia Newtonova metóda nevytvára celý polynóm naraz ale postupne zahŕˇna viac bodov do interpolácie a tak konštruuje polynómy vyššieho stupˇna Najskôr zavedieme pojem pomernej diferencie Pomerná diferencia prvého rádu je definovaná vz tahom f [x x 0 ] = fx ) fx 0 ) x x 0 Čo je akýsi odhad prvej derivácie pomocou jej funkˇcných hodnôt definujeme aj jej druhú pomernú diferenciu Obdobne f [x x x 0 ] = f [x x ] f [x x 0 ] x x 0 A všeobecne aj jej n-tú pomernú diferenciu f [x n x n x 0 ] = f [x n x n x ] f [x n x x 0 ] x n x 0 Newtonova metóda zaˇcína konštantnou interpoláciou jedným bodom N 0 x) = fx 0 ) 4

Pridaním d alšieho bodu dostávame lineárnu interpoláciu tj priamka prechádzajúca bodom N x) = fx 0 ) + x x 0 ) f [x x 0 ] Ak by sme pridali další bod dostávame kvadratickú interpoláciu a pre další bod obdobne etc aˇz po n-tú interpoláciu N x) = fx 0 ) + x x 0 ) f [x x 0 ] + x x 0 )x x ) f[x ; x ; x 0 ] N n x) = fx 0 ) + x x 0 ) f [x x 0 ] + x x 0 )x x ) f[x ; x ; x 0 ] + + + x x 0 )x x ) x x n ) f [x n x n x 0 ] Výhodou Newtonovho interpolaˇcného polynómu je ˇze pridávaním da l ších ˇclenov môˇzeme zvyšova t presnos t interpolácie priˇcom body x i ani nemusia by t zoradené Príklad Nájdite Newtonov interpolaˇcný polynóm pre uzlové body funkcie dané tabu lkou: x i : 0 4 6 y i = fx i ) : 4 Riešenie: Výsledky budeme zapisova t do nasledujúcej tabu lky i x i fx i ) f [x i+ x i ] f [x i+ x i+ x i ] f [x i+3 x i+ x i+ x i ] f [x i+4 x i ] 0 0 ) = ) ) = 5 ) 4 ) = 6 ) = 3 0 0 = 3 ) ) 4 = 3 4 3 4 6 4 = 4 6 4 4 0 = 5 3 6 = 5 6 0 = Orámikované hodnoty pouˇzijeme pre interpolaˇcný vz tah N 4 x) = + x + ) ) + x + )x ) + +x + )xx ) + x + )xx )x 4) ) 3 = 3 x4 + 4 x3 7 4 x + Na nasledujúcom obrázku obr 3) môˇzeme vidie t Newtonove polynómy postupne pre jednotlivé uzlové body: x i : y i = fx i ) : 5

N 0 x) = zelený graf) x i : 0 y i = fx i ) : N x) = + x + ) ) fialový graf) x i : 0 y i = fx i ) : N x) = + x + ) ) + x + )x ) ruˇzový graf) x i : 0 4 y i = fx i ) : N 3 x) = +x+) ) +x+)x ) +x+)xx ) modrý graf) aˇz napokon samotný N 4 x) ˇcervený graf) y 4 3 3 4 5 6 x obr 3: N 0 x) N x) N x) N 3 x) N 4 x) Je teda zrejmé ˇze Newtonov interpolaˇcný polynóm má oproti Lagrangeovmu výhodu v moˇznosti pridania dalšieho uzlového bodu s tým ˇze nie je nutné znovu prepoˇcítava t predošlé hodnoty Poznámka Predošlé príklady mali uzlové body rozmiestnené v rovnakých vzdialenostiach tzn ekvidištantne Nebolo to poˇziadavkou tj oba polynómy nevyˇzadujú aby boli uzlové body takto rozmiestnené Ak sú však uzlové body rozmiestnené ekvidištantne tj x i+ x i = h = konst môˇzeme Newtonov interpolaˇcný polynóm modifikova t a to nasledovne 6

Newtonov interpolaˇcný polynóm pre ekvidištantné uzly Namiesto pomernej diferencie budeme poˇzíva t jednoduchú diferenciu Diferencia prvého rádu bude a diferencia vyššieho rádu je fx) = fx + h) fx) k fx) = k fx + h) k fx) kde h = x i+ x i je zrejme "krok" tj vzdialenos t medzi jednotlivými uzlami Skrátene píšeme f i = fx i + h) fx i ) = fx i+ ) fx i ) = f i+ f i k f i = k+ f i+ k f i Diferencie môˇzeme teraz zrejme vyjadri t ako Diferencia druhého rádu je zrejme f [x i+ x i+ x i ] = f [x i+ x i ] = f i h f i+ h fi h h = f i h Matematickou indukciou dostávame vz tah pre diferenciu k-tého rádu f [x i+k x i ] = k f i k!h k Newtonov interpolaˇcný polynóm pre ekvidištantné uzly má teda tvar N n x) = f 0 +x x 0 ) f i h +x x 0)x x ) f i h + +x x 0)x x ) x x n ) k f i k!h k 7