內插法(Interpolation)是指將一組離散坐標上的數據點連接后,在這些點之間插入曲線或曲面。它是應用最廣泛的數值分析方法之一,在數學中,它也可以用來插值,即近似擬合任意可微函數。
內插法計算公式的步驟主要包括:輸入原始數據;擬合插值多項式;通過插值多項式求解特定函數;探究原特定函數的二階導數連續(xù)性及誤差控制。
1. 輸入原始數據:內插法的輸入數據一般是以坐標對的形式給出的,也就是一系列的數據點,以這些點為基礎來擬合出一條曲線,將這些離散的數據點連接起來。
2. 擬合插值多項式:通常情況下,插值多項式采用最小二乘法進行擬合,來擬合出一條能夠盡可能滿足原始數據點的曲線。也就是要求擬合出來的曲線能夠盡可能的“最好的”擬合原始的數據點,這里的“最好”是指擬合出來的曲線與原始數據點的坐標值之差的平方和為最小。
3. 通過插值多項式求解特定函數:當擬合出的插值多項式已經達到了最優(yōu)時,我們就可以用比較簡單的方法來求解特定函數了。我們可以直接將原先的離散點替換成擬合出來的插值多項式,這樣就可以實現(xiàn)函數求值的功能。
4. 探究原特定函數的二階導數連續(xù)性及誤差控制:由于擬合出來的插值多項式可以實現(xiàn)函數的求值,我們可以探究原特定函數的二階導數連續(xù)性及誤差控制。在這個過程中,我們可以求出擬合出來的插值多項式和原特定函數的誤差的大小,以便于更好的確定擬合的曲線的連續(xù)性。
拓展知識:內插法與擬合法的區(qū)別。
內插法與擬合法在功能上略有不同,內插法是指將一組離散坐標上的數據點連接后,在這些點之間插入曲線或曲面;而擬合法則是利用擬合函數擬合一組離散點,以表示總的分布規(guī)律。兩者的不同在于,內插法一般情況下采用的是最小二乘法,將原數據點“擬合”到曲線上;而擬合法則是首先定義一個擬合函數,然后根據所給數據,求出擬合函數的參數,以此來擬合這些離散點。