过m个点做n次多项式插值，一般我们要求n=m-1，可以得到唯一解，但如果n不等于m-1，关于插值多项式的存在唯一性会有什么结论

如果n不等于m-1，关于插值多项式的存在唯一性就不一定成立了。存在这样的情况：

当n＞m-1时，插值多项式不存在，因为超过了数据点的个数；

当n＜m-1时，插值多项式存在但不唯一，因为数据点不足以唯一确定一个n次多项式。此时，有不同的n次多项式可以经过这些点，但具体是哪一个取决于所选用的算法和计算的误差。

相关问题

对权函数ρ(x)= 1-x2, 试求首项系数为1的在[-1,1]区间的正交多项式φn(x), n=0~3

根据正交多项式的定义，我们可以使用施密特正交化方法来求解。

首先，我们需要一个初始的多项式，即 n=0 时，φ0(x)=1。

然后，对于 n>0，我们可以按照以下步骤递推得到 φn(x)：

1. 求出未经过正交化处理的多项式 ψn(x)，即

ψn(x) = x^n

2. 计算正交化系数 αn 和 βn，即

αn = 1 / (1 - x^2) ∫_{-1}^{1} x^n (1 - x^2) dx

βn = ||ψn(x)||^2 = 1 / ∫_{-1}^{1} (ψn(x))^2ρ(x) dx

3. 计算正交多项式 φn(x)，即

φn(x) = (ψn(x) - sum_{k=0}^{n-1} (ψn(x), φk(x))φk(x)) / ||φn(x)||

其中 (·, ·) 表示内积。

根据上述公式，我们可以得到如下的计算过程：

当 n=0 时，φ0(x) = 1。

当 n=1 时，

ψ1(x) = x

α1 = 1/2

β1 = 2/3

φ1(x) = (x - 0) / sqrt(2/3) = sqrt(3/2) x

当 n=2 时，

ψ2(x) = x^2

α2 = 2/3

β2 = 8/15

φ2(x) = (x^2 - sqrt(3/2) x * ∫_{-1}^{1} x^2 sqrt(3/2) x (1 - x^2) dx) / sqrt(8/15)
= (3x^2 - 1) / sqrt(8/15)

当 n=3 时，

ψ3(x) = x^3

α3 = 0

β3 = 48/35

φ3(x) = (x^3 - sqrt(2/5) x (3x^2 - 1) - sqrt(8/15) (x - 0)) / sqrt(48/35)
= (5x^3 - 3x) / sqrt(48/35)

因此，首项系数为1的在[-1,1]区间的正交多项式为 φ1(x) = sqrt(3/2) x，φ2(x) = (3x^2 - 1) / sqrt(8/15)，φ3(x) = (5x^3 - 3x) / sqrt(48/35)。

对权函数ρ(x)= 1-x2, 试求首项系数为1的在[-1,1]区间的正交多项式φn(x), n=0~3 答：

首先，我们可以使用勒让德多项式的公式来求解这个问题，即：

φn(x) = (1/An) d^n/dx^n [(1-x^2)^n]

其中，An 是勒让德多项式的归一化系数，满足：

An = [n!(2n)!]^-1/2

我们可以分别求解 n=0,1,2,3 时的 φn(x)：

当 n=0 时，φ0(x) = (1/A0) d/dx [(1-x^2)^0] = 1

其中，A0 = [0!(2*0)!]^-1/2 = 1

当 n=1 时，φ1(x) = (1/A1) d/dx [(1-x^2)^1] = -2x

其中，A1 = [1!(2*1)!]^-1/2 = 1/2

当 n=2 时，φ2(x) = (1/A2) d^2/dx^2 [(1-x^2)^2] - (1/A2) [2x d/dx [(1-x^2)^2]]

化简得到：

φ2(x) = 3x^2 - 1

其中，A2 = [2!(2*2)!]^-1/2 = 1/2

当 n=3 时，φ3(x) = (1/A3) d^3/dx^3 [(1-x^2)^3] - (3x/A3) d^2/dx^2 [(1-x^2)^3] + (3/A3) x^2 d/dx [(1-x^2)^3]

化简得到：

φ3(x) = -5x^3 + 3x

其中，A3 = [3!(2*3)!]^-1/2 = 3/4

因此，在[-1,1]区间的正交多项式φn(x), n=0~3 的系数分别为：

φ0(x) = 1

φ1(x) = -2x

φ2(x) = 3x^2 - 1

φ3(x) = -5x^3 + 3x