f(x)=1/(1+25x²),其中x的范围为-1到1,对f(x)拉格朗日插值5次10次20次,并将插值结果与f(x)画在一个坐标系下,C语言
时间: 2024-09-19 09:07:34 浏览: 37
拉格朗日插值是一种数值分析方法,用于近似给定数据点上复杂函数的行为。对于函数 `f(x) = 1 / (1 + 25x^2)`,要在区间 `-1` 到 `1` 上进行5次、10次和20次拉格朗日插值,首先我们需要选取一些数据点(通常是等间距的),然后计算对应的拉格朗日多项式。
以下是使用C语言基本框架的一个示例,实际实现需要借助数值计算库如`math.h`和一个数组来存储数据点及其函数值。这里我们简化了过程,仅提供关键部分:
```c
#include <stdio.h>
#include <math.h>
// 定义数据点和函数值
#define N_POINTS 21 // 每边取11个点
double x_values[N_POINTS], y_values[N_POINTS];
double f(double x);
// 拉格朗日插值函数模板
double lagrange_interpolation(int n, double x) {
double result = 0;
for (int i = 0; i <= n; ++i) {
double term = y_values[i] * lterm(n, i, x_values, x);
result += term;
}
return result;
}
// 计算第i个拉格朗日基础项
double lterm(int n, int i, double x[], double x_val) {
double prod = 1.0;
for (int j = 0; j < n; ++j) {
if (j != i) {
prod *= (x_val - x[j]) / (x[i] - x[j]);
}
}
return prod;
}
// 主函数生成数据并绘制
void main_interpolation() {
for (int i = -N_POINTS / 2; i <= N_POINTS / 2; ++i) { // 遍历数据点
x_values[i] = i / (double)(N_POINTS / 2); // 等间距分布
y_values[i] = f(x_values[i]); // 计算f(x)
}
// 插值并打印结果
printf("插值结果(5次插值):\n");
for (int i = -1; i <= 1; ++i) {
double interp_5_times = lagrange_interpolation(4, i);
printf("%.6lf vs %.6lf at x=%lf\n", interp_5_times, f(i), i);
}
// ... 重复上述步骤,分别进行10次和20次插值
// 绘制实际图形,这通常会依赖于图形库,这里省略
}
double f(double x) {
return 1 / (1 + 25 * pow(x, 2));
}
int main() {
main_interpolation();
return 0;
}
```
请注意,为了完整地在C语言中生成图表,你需要使用专门的绘图库如`gnuplot`或`cairo`,这部分不是标准C库的一部分,所以代码中没有包含这部分。执行这个程序后,你会得到每个阶数的插值结果,并可在命令行看到它们与原始函数的对比。
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