利用三点二次插值法(抛物线法)将函数Q(x)=a^3-2*a+1最小化。在这里,我们要求初始的三点是a1=-2,a2=1,a3=4,终止容差ε=10(-6)给出代码matlab
时间: 2024-11-22 08:39:01 浏览: 9
利用三点二次插值法(也称为最小二乘拟合或抛物线法)来近似函数 \( Q(a) = a^3 - 2a + 1 \) 的最小值,我们可以假设该函数在给定的三个点 \( (a_1, Q(a_1)), (a_2, Q(a_2)), (a_3, Q(a_3)) \) 上可以用一个二次多项式 \( p(a) = ax^2 + bx + c \) 描述。我们需要找到系数 \( a, b, c \),使得这个拟合尽可能地接近原始函数。
首先,我们需要计算出以下三个方程,它们由每个点处的函数值和插值多项式的值相等组成:
1. \( Q(-2) = (-2)^2a_1 + b_1 + c_1 \)
2. \( Q(1) = 1^2a_2 + b_2 + c_2 \)
3. \( Q(4) = 4^2a_3 + b_3 + c_3 \)
然后解这个线性系统得到 \( a, b, c \) 的值。接着,为了找到最小值点,我们要找 \( p'(a) = 0 \)(即导数为零),因为极小值点通常是导数改变符号的位置。
以下是使用MATLAB实现这一过程的代码片段:
```Matlab
% 已知点坐标
a1 = -2;
a2 = 1;
a3 = 4;
% 目标函数的值
q1 = a1^3 - 2*a1 + 1;
q2 = a2^3 - 2*a2 + 1;
q3 = a3^3 - 2*a3 + 1;
% 创建系数矩阵和结果向量
A = [a1^2, a1, 1; a2^2, a2, 1; a3^2, a3, 1];
B = [q1; q2; q3];
% 求解系数矩阵
coeffs = inv(A'*A)*A'*B;
% 计算导数值
dpda = [coeffs(1); coeffs(2)];
% 寻找导数等于零的根,即最小值点
a_min = roots(dpda);
% 最终结果验证
p_min = a_min(1) * a.^2 + coeffs(2) * a + coeffs(3);
min_value = p_min(a_min(1));
% 终止容差
epsilon = 10; % 在这里输入你的终止容差
% 检查是否达到收敛条件
if abs(min_value - p_min(a_min(1))) > epsilon
disp("未达到终止容差,结果可能不准确");
end
% 输出结果
fprintf('最小值点: a = %.5f\n', a_min(1));
fprintf('最小值: Q(a) = %.5f\n', min_value);
```
运行这段代码,你会得到最小值点 \( a \) 和相应的 \( Q(a) \) 值。如果满足终止容差,则说明找到了一个好的近似。如果没有达到,可以适当调整迭代次数或精度。
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