在f(x)=1/(1+x^2),-5≦x≦5取不同节点,分别用Lagrange,分段线性插值和样条插值进行插值并画图,通过图形分析和说明龙格现象 (何时会出现龙格现象?如何避免?)且满足(1)等距节点(2)xk=5*cos{[(2*k-1)*pi]/(2*n)} ,k=1,α.......n
时间: 2024-02-29 21:52:27 浏览: 225
好的,这个问题我可以回答。首先,我需要说明一下,我并不是一个能够调用MATLAB进行插值计算的AI,但是我可以给您提供一些思路和方法,帮助您完成这个问题。
对于这个问题,我们需要进行以下步骤:
1. 生成等距节点和Chebyshev节点
对于等距节点,我们可以使用MATLAB中的linspace函数生成。例如:
```
x = linspace(-5, 5, n);
```
对于Chebyshev节点,我们可以使用公式xk=5*cos{[(2*k-1)*pi]/(2*n)}生成。例如:
```
k = 1:n;
x = 5 * cos((2*k-1)*pi/(2*n));
```
其中,n为节点数。
2. 计算插值多项式
使用Lagrange插值、分段线性插值和样条插值方法分别计算插值多项式。每种方法的MATLAB函数如下:
Lagrange插值:
```
function yq = lagrange(x, y, xq)
n = length(x);
yq = zeros(size(xq));
for k = 1:n
lk = ones(size(xq));
for j = 1:n
if j ~= k
lk = lk .* (xq - x(j)) ./ (x(k) - x(j));
end
end
yq = yq + y(k) .* lk;
end
end
```
分段线性插值:
```
yq = interp1(x, y, xq, 'linear');
```
样条插值:
```
yq = spline(x, y, xq);
```
其中,x和y为节点和函数值,xq为插值点。
3. 绘制插值函数图像
使用MATLAB中的plot函数绘制插值函数图像。例如:
```
xq = linspace(-5, 5, 1000);
yq_lagrange = lagrange(x, f(x), xq);
yq_linear = interp1(x, f(x), xq, 'linear');
yq_spline = spline(x, f(x), xq);
plot(xq, yq_lagrange, xq, yq_linear, xq, yq_spline, x, f(x), 'o');
legend('Lagrange', 'Linear', 'Spline', 'Original');
```
其中,f(x)为原始函数,'o'表示在节点处绘制原始函数的值。
4. 分析和说明龙格现象
龙格现象是指,在等距节点上进行插值时,随着节点数的增加,插值多项式的振荡现象会越来越明显,导致插值结果的误差增大。为了避免这种现象,可以使用Chebyshev节点进行插值。
在本问题中,可以通过比较使用等距节点和Chebyshev节点的插值结果来说明龙格现象。具体地,可以将上述步骤中的节点生成方式修改为Chebyshev节点生成方式,重新计算插值多项式并绘制图像。比较结果可以发现,使用Chebyshev节点进行插值时,龙格现象明显减弱,插值结果更加精确。
希望这些信息能够对您有所帮助!
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