用C语言实现在某区间上对被插函数f(x)构造不同阶的插值多项式来近似被插函数,并画出精确曲线、近似曲线和误差线
时间: 2024-03-21 14:41:31 浏览: 114
C 代码 通过分段多项式函数插值或近似数据.rar
好的,这是一个非常有挑战性的问题。需要用到数值分析和计算机图形学相关的知识。我会尽力回答你的问题,但是需要一些时间去准备。
首先,我们需要了解一些基本的概念。插值是一种数值分析方法,用于通过已知函数的有限点集来近似构造一个函数。插值多项式是一种用于插值的函数形式,通常采用拉格朗日插值法或牛顿插值法来构造。
在C语言中,我们可以使用数组来表示插值点的坐标和函数值。下面是一个简单的示例程序,演示如何使用拉格朗日插值法构造插值多项式:
```c
#include <stdio.h>
double lagrange(double x[], double y[], int n, double t);
int main()
{
double x[] = {0.0, 1.0, 2.0, 3.0};
double y[] = {1.0, 2.0, 1.0, 0.0};
int n = 4;
double t, f, err;
int i;
printf("插值点的坐标和函数值:\n");
for (i = 0; i < n; i++) {
printf("(%f, %f)\n", x[i], y[i]);
}
printf("请输入插值点的横坐标:");
scanf("%lf", &t);
f = lagrange(x, y, n, t);
printf("插值多项式的值:%f\n", f);
err = 0.0;
for (i = 0; i < n; i++) {
err += y[i] * lagrange(x, y, n, x[i]);
}
err = f - err;
printf("误差:%f\n", err);
return 0;
}
double lagrange(double x[], double y[], int n, double t)
{
double s = 0.0;
double w;
int i, j;
for (i = 0; i < n; i++) {
w = 1.0;
for (j = 0; j < n; j++) {
if (j != i) {
w *= (t - x[j]) / (x[i] - x[j]);
}
}
s += y[i] * w;
}
return s;
}
```
这个程序可以计算任意横坐标的插值多项式的值,并计算误差。接下来,我们需要使用计算机图形学相关的知识来绘制精确曲线、近似曲线和误差线。这个过程需要使用到数学库和图形库,比如math.h和graphics.h。下面是一个简单的示例程序,演示如何绘制这三条曲线:
```c
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <graphics.h>
double lagrange(double x[], double y[], int n, double t);
int main()
{
double x[] = {0.0, 1.0, 2.0, 3.0};
double y[] = {1.0, 2.0, 1.0, 0.0};
int n = 4;
double xmin = -1.0, xmax = 4.0, ymin = -1.0, ymax = 3.0;
double t, f, err;
int i, gd = DETECT, gm;
initgraph(&gd, &gm, "");
setviewport(50, 50, 550, 350, 1);
setwindow(xmin, ymin, xmax, ymax);
moveto(xmin, 0.0);
lineto(xmax, 0.0);
moveto(0.0, ymin);
lineto(0.0, ymax);
setcolor(RED);
moveto(xmin, y[0]);
for (t = xmin; t <= xmax; t += 0.01) {
f = sin(t);
lineto(t, f);
}
setcolor(BLUE);
moveto(xmin, y[0]);
for (t = xmin; t <= xmax; t += 0.01) {
f = lagrange(x, y, n, t);
lineto(t, f);
}
setcolor(GREEN);
moveto(xmin, 0.0);
for (i = 0; i < n; i++) {
t = x[i];
err = y[i] - lagrange(x, y, n, t);
lineto(t, err);
lineto(t, 0.0);
}
getch();
closegraph();
return 0;
}
double lagrange(double x[], double y[], int n, double t)
{
double s = 0.0;
double w;
int i, j;
for (i = 0; i < n; i++) {
w = 1.0;
for (j = 0; j < n; j++) {
if (j != i) {
w *= (t - x[j]) / (x[i] - x[j]);
}
}
s += y[i] * w;
}
return s;
}
```
这个程序可以绘制精确曲线(红色)、近似曲线(蓝色)和误差线(绿色)。你可以根据自己的需要对程序进行修改,以满足实际需求。
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