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数值分析插值.doc

上传人:zxwziyou8 2022/3/7 文件大小:144 KB

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数值分析插值.doc

文档介绍

文档介绍:实验题(一) 插值问题
在这个实验中我们通过使用MATLAB软件,用Lagrange插值公式确定函数值,对函数f(x)进行Lagrange插值并且比较f(x)与插值多项式的曲线,从而对插值的Runge现象进行讨论。
实验步骤及相关的图(t1,ft1,t);
>> plot(t,ft,'c.',t,y1,'r.')
图形为:
5. n=10时的程序为:
>> t=-5::5;
>> ft=1./(1+t.*t);
>> t1=-5:10/10:5;
>> ft1=1./(1+t1.*t1);
>> y1=Lagrange(t1,ft1,t);
>> plot(t,ft,'r:',t,y1,'g+')
图形为:
6. n=12时的程序为:
>> t=-5::5;
>> ft=1./(1+t.*t);
>> t1=-5:10/12:5;
>> ft1=1./(1+t1.*t1);
>> y1=Lagrange(t1,ft1,t);
>> plot(t,ft,'b:',t,y1,'g')
图形为:
7. n=14时的程序为:
>> t=-5::5;
>> ft=1./(1+t.*t);
>> t1=-5:10/14:5;
>> ft1=1./(1+t1.*t1);
>> y1=Lagrange(t1,ft1,t);
>> plot(t,ft,'c:',t,y1,'r')
图形为:
8. n=16时的程序为:
>> t=-5::5;
>> ft=1./(1+t.*t);
>> t1=-5:10/16:5;
>> ft1=1./(1+t1.*t1);
>> y1=Lagrange(t1,ft1,t);
>> plot(t,ft,'r:',t,y1,'m')
图形为:
9. n=18时的程序为:
>> t=-5::5;
>> ft=1./(1+t.*t);
>> t1=-5:10/18:5;
>> ft1=1./(1+t1.*t1);
>> y1=Lagrange(t1,ft1,t);
>> plot(t,ft,'m.',t,y1,'g')
图形为:
10. n=20时的程序为:
>> t=-5::5;
>> ft=1./(1+t.*t);
>> t1=-5:10/20:5;
>> ft1=1./(1+t1.*t1);
>> y1=Lagrange(t1,ft1,t);
>> plot(t,ft,'b:',t,y1,'g+')
>> plot(t,ft,'m.',t,y1,'g')
图形为:
三、分析讨论:
由以上图形可以看出,随着n的增大, Lagrange多项式在区间中间对被插值函数的逼近精度越好,但在其它地方对f(x)的逼近却很差。这是因为,当节点无限加密时,在两端的波动越来越大,当然更不能保证在n趋近于无穷大时,一致的接近于,这种现象叫Runge现象。当根据区间[a,b]上给出的节点构造插值多项式近似时,不是人们所认为的的次数n越高逼近的精度越好!正是这个原因,在用多项式插值时不宜选取高次多项式插值。
对于本实验,如果不是在区间[-5,5]来建立插值函数,而是将区间分成10个小区间,在每个小区间内应用低次插值,插值函数在小区间内能较好地逼近。这就是说,如果不是用任意光滑的高次多项式去逼近,而是用一分段光滑的低次插值多项式去逼近,逼近效果后者将优于前者。
由图形可知,Lagrange多项式收敛区间大致为[-,]
实验(三) 复化梯形公式与复化simpson公式的使用
在这个实验中,用复化梯形公式与复化simpson公式计算积分,并与精确积分值比较,并讨论这类积分公式的精度
实验内容:
(1),将区间8等分
1. 梯形公式的程序以及运行结果:
>> t1=f2(7);
t2=0;
>> for i=1:7
t2=t2+t1(i);
end
>> t8=1/2*(1/8)*(f1(0)+2*t2+f1(1))
t8 =

2. simpson公式的程序以及运行结果:
>> s1=f3(8);
>> s2=0;
>> for i=1:8
s2=s2+s1(i);
end
>> s3=(1/8)/6*(f1(0)+4*s2+2*t2+f1(1))
s3 =

3.上述积分的准确值:
>> t=1/2*log(5/4)
Ans=

结果分析讨论
可见此题中梯形公式的近似结果不如辛普森公式,辛普森公式有一位有效数字,而梯形公式