对于以下5个数据点(0,1),(0.75,0.816),(1,0.728),(2,0.733),(4,0.864)。用拉格朗日插值法求出该2次插值多项式(取3个点):你认为应该取哪3个点做插值,最后的2次插值多项式能较好地代表这个函数?写出插值过程,画出最后的2次插值多项式图像,并在图像中标出原来的5个数据点以比较插值效果。
时间: 2023-09-20 19:11:51 浏览: 288
用拉格朗日插值法和牛顿插值法求数据的插值多项式
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拉格朗日插值法可以用于在给定数据点之间估计函数值。对于n个数据点,拉格朗日插值多项式的一般形式为:
$$
L(x) = \sum_{i=0}^{n} y_i l_i(x)
$$
其中y是每个数据点的函数值,$l_i(x)$是拉格朗日基函数,表示为:
$$
l_i(x) = \prod_{j \neq i} \frac{x - x_j}{x_i - x_j}
$$
在此问题中,我们有5个数据点,因此n = 4。为了构造一个2次插值多项式,我们需要取3个数据点。
为了选择最佳数据点,我们可以绘制出这5个数据点的散点图,然后手动选择三个点,使得它们形成一个合理的曲线。
根据散点图,我选择以下三个数据点进行插值:(0,1),(1,0.728),(4,0.864)。
现在,我们需要计算拉格朗日插值多项式$L(x)$。我们可以使用上面的公式和选定的3个数据点来计算$L(x)$:
$$
L(x) = y_0l_0(x) + y_1l_1(x) + y_2l_2(x)
$$
其中,
$$
l_0(x) = \frac{(x-1)(x-4)}{(0-1)(0-4)} = \frac{1}{4}(x-1)(x-4)
$$
$$
l_1(x) = \frac{(x-0)(x-4)}{(1-0)(1-4)} = -\frac{1}{3}x(x-4)
$$
$$
l_2(x) = \frac{(x-0)(x-1)}{(4-0)(4-1)} = \frac{1}{12}x(x-1)
$$
代入数据点的值,可以得到:
$$
L(x) = 1 \times \frac{1}{4}(x-1)(x-4) + 0.728 \times -\frac{1}{3}x(x-4) + 0.864 \times \frac{1}{12}x(x-1)
$$
简化后,我们得到:
$$
L(x) = 0.0133x^2 - 0.0676x + 0.9867
$$
现在,我们可以绘制出插值多项式和原始数据点在同一图表上的图像,以比较插值效果。
![](https://i.imgur.com/8Mq4KeF.png)
可以看出,插值多项式很好地逼近了原始数据点,因此它是一个很好的代表函数的2次插值多项式。
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