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数值计算方法3版:多项式插值

时间:2026-01-26 理论教育 小熊猫 版权反馈
【摘要】:由插值问题的定义可知,多项式插值问题是:在区间[a,b]上,根据函数表(2.1),构造一个次数不超过n 的代数多项式pn=a0+a1x+a2x2+…事实上,由条件(2.3)知,插值多项式pn的系数满足线性方程组所以该方程组有唯一解,即插值多项式存在且唯一。插值多项式pn与f的插值余项Rn=f-pn满足下面的余项定理。

求f(x)的插值多项式p(x)的几何意义,就是通过曲线y =f(x)上的若干个插值节点,作一条代数多项式曲线y =p(x)来近似代替曲线y =f(x)(如图2.1 所示)。

由插值问题的定义可知,多项式插值问题是:在区间[a,b]上,根据函数表(2.1),构造一个次数不超过n 的代数多项式pn(x)=a0+a1x+a2x2+…+anxn,使

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而在其余点x 处,一般说来会有误差,这个误差称为插值多项式的插值余项或截断误差,记为Rn(x),即

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图2.1 插值法的几何意义

下面是关于插值多项式的基本定理。

定理2.1 满足插值条件(2.3)的n 次插值多项式是存在且唯一的。

事实上,由条件(2.3)知,插值多项式pn(x)的系数满足线性方程组

图示(https://www.xing528.com)

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所以该方程组有唯一解,即插值多项式存在且唯一。

注:对于次数不大于n 的多项式f(x),其n 次插值多项式就是其本身。

插值多项式pn(x)与f(x)的插值余项Rn(x)=f(x)-pn(x)满足下面的余项定理。

定理2.2(误差估计) 设f (n)(x)∈C[a,b],任意x∈(a,b),f (n+1)(x)存在,x0,x1,x2,…,xn 为n+1 个互异插值节点,pn(x)为f(x)在[a,b]上的n 次插值多项式,则对任意x∈[a,b]有余项

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其中

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注意:这里ξ∈(a,b)且依赖于x。

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