利用给定的一组坐标,实现三次Hermite插值曲线绘制。该曲线绘制做成一个函数形式,并给每句代码加上注释
时间: 2024-03-23 20:41:46 浏览: 84
Hermite.zip_绘图程序_matlab_
好的,首先我们需要了解什么是三次Hermite插值曲线。
三次Hermite插值曲线是一种插值函数,它通过给定的一组坐标点和相应的导数来计算曲线的形状。它的基本形式为:
$$
f(x) = h_1(x)f(x_0) + h_2(x)f(x_1) + h_3(x)f'(x_0) + h_4(x)f'(x_1)
$$
其中,$f(x_0)$和$f(x_1)$是给定的函数值,$f'(x_0)$和$f'(x_1)$是给定的导数值,$h_1(x)$,$h_2(x)$,$h_3(x)$和$h_4(x)$是三次Hermite插值函数。
现在,我们来看一下如何实现三次Hermite插值曲线绘制:
```python
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
def hermite_interpolate(x, y, dy):
"""
计算三次Hermite插值曲线的函数
参数:
x:一维数组,表示插值点的x坐标
y:一维数组,表示插值点的y坐标
dy:一维数组,表示插值点的导数值
返回值:
无返回值,直接绘制曲线
"""
# 计算插值函数中的四个三次Hermite插值函数
def h1(x):
return (1 + 2*(x-x0)/dx0) * ((x-x1)/dx0)**2
def h2(x):
return (1 - 2*(x-x1)/dx0) * ((x-x0)/dx0)**2
def h3(x):
return (x-x0) * ((x-x1)/dx0)**2
def h4(x):
return (x-x1) * ((x-x0)/dx0)**2
# 绘制插值曲线
n = len(x)
for i in range(n-1):
x0, x1 = x[i], x[i+1]
dx0 = x1 - x0
y0, y1 = y[i], y[i+1]
dy0, dy1 = dy[i], dy[i+1]
xs = np.linspace(x0, x1, 1000)
ys = h1(xs)*y0 + h2(xs)*y1 + h3(xs)*dy0 + h4(xs)*dy1
plt.plot(xs, ys, 'b')
plt.plot(x, y, 'ro')
plt.show()
```
这段代码中,我们定义了一个名为`hermite_interpolate`的函数,它接受三个参数:`x`,`y`和`dy`,分别表示插值点的$x$坐标、$y$坐标和导数值。这个函数计算插值函数中的四个三次Hermite插值函数,并使用这些函数计算曲线的形状,最后绘制出插值曲线。
在绘制插值曲线时,我们使用了`numpy`库中的`linspace`函数生成一个包含1000个点的等差数列,作为曲线的$x$坐标。然后,我们将这些点代入插值函数中,计算出对应的$y$坐标,并使用`matplotlib`库中的`plot`函数绘制出曲线。
最后,我们在绘制曲线之前,使用`plot`函数绘制出插值点,以便用户对插值结果进行查看。
这就是如何利用给定的一组坐标实现三次Hermite插值曲线绘制的方法。
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