66529

Интерполирование с помощью многочленов

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

В соответствии с вариантом исходное уравнение имеет вид: По узлам и соответствующим значениям функции построить интерполяционный многочлен, представив его в виде линейной комбинации значений.

Русский

2014-08-22

369.88 KB

3 чел.

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Тульский Государственный Университет»

кафедра Автоматизированных станочных систем

Интерполирование с помощью многочленов

Отчет по практической работе №3

по курсу «Вычислительная математика»

Выполнил студент гр.220911

Проверил преподаватель

проф. каф. АСС Ямникова О.А.

Тула 2013 г.

Задание

1. Рассчитать значение функции, заданной таблично.

2. Построить график функции на участке интерполирования.

В соответствии с вариантом исходное уравнение имеет вид:

По узлам и соответствующим значениям функции построить интерполяционный многочлен, представив его в виде линейной комбинации значений .

Согласно формуле (5) имеем

Разложив определитель по элементам 1-го столбца, получим

Учитывая, что

,

окончательно находим

Построить график функции на участке .

Теоретическая часть

Рассмотрим задачу интерполирования функции f с помощью алгебраических многочленов. В этом случае аппроксимирующая функция имеет вид

. (1)

Выбор конкретного значения n во многом определяется свойствами аппроксимируемой функции, требуемой точностью, а также узлами интерполирования. На выбор величины n существенное влияние оказывает и вычислительный процесс, привносящий в результат дополнительную погрешность.

В качестве критерия согласия принимается условие совпадения и f в узловых точках. Для однозначного определения n+1 коэффициентов многочлена необходимо потребовать совпадения f и необходимо потребовать совпадения f и в (n+1)-й узловой точке:

  (i = 0,1,…,n) (2)

Многочлен , удовлетворяющий условиям (2), называется интерполяционным многочленом.

Итак, рассмотрим следующую задачу интерполирования. На сетке в узлах заданы значения (i = 0,1,…,n) функции f. Требуется построить интерполяционный многочлен , совпадающий с f в узлах заданны значения (i=0,1,….,n) функции f  и оценить погрешность .

 Из условий для определения неизвестных коэффициентов многочлена получаем систему алгебраических уравнений

 (i=0,1,…,n) (3)

Определитель этой системы

(4)

есть определитель Вандермонда, который отличен от нуля при условии при .

Коэффициенты  интерполяционного многочлена (1) можно определить, положив в системе (3) и решив ее.

Подставив полученные значения коэффициентов в равенство (1), приходим к новой форме представления интерполяционного многочлена :

(5)

На практике обычно используются интерполяционные многочлены первой и второй степеней. При этом говорят о линейной и квадратичной интерполяции.

Описание входной и выходной информации

Входные данные:

А – начало интервала, переменная типа real

В – конец интервала, переменная типа real

n – степень многочлена, переменная типа integer

x* - произвольное значение из [a;b],переменная типа real

Выходные данные:

y – значение интерполяционного многочлена y* в точке x*, переменная типа real;

ix – вектор значений x на отрезке [a;b], одномерный массив типа real;

iy – вектор значений функции y(x), одномерный массив типа real

Схема алгоритма

Рисунок 1 – Схема основной программы

Рисунок 2 – Продолжение схемы основной программы

Рисунок 3 – Продолжение схемы основной программы

Рисунок 4 – Продолжение схемы основной программы

Рисунок 5 - Продолжение  схемы основной программы


Рисунок 6 – Схема полинома

Текст программы

unit Unit1;

interface

uses

 Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

 Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, TeeProcs, TeEngine, Chart, Series, TeeFunci;

type

 TForm1 = class(TForm)

   lbl1: TLabel;

   lbl2: TLabel;

   lbl3: TLabel;

   lbl4: TLabel;

   edt1: TEdit;

   edt2: TEdit;

   edt3: TEdit;

   lst1: TListBox;

   Button1: TButton;

   Button2: TButton;

   lst2: TListBox;

   cht1: TChart;

   lbl5: TLabel;

   lbl6: TLabel;

   lbl7: TLabel;

   edt4: TEdit;

   Series1: TLineSeries;

   Series2: TLineSeries;

   lnsrsSeries3: TLineSeries;

   adtfnctnTeeFunction1: TAddTeeFunction;

   procedure Button1Click(Sender: TObject);

   procedure Button2Click(Sender: TObject);

 private

   { Private declarations }

 public

   { Public declarations }

 end;

var

 Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

uses math;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

type mas=array [1..100,1..100] of Real;

var masA ,h :mas;

ix,iy ,Ar: array [1..100] of Real;

a,b,ih,d,hag,x1,s1,xz:Real;

n,i,kt,j,k,l:Integer;

function pol(x:real):Real;

var

 z,s:Real;

 i:integer;

begin

 s:=ar[kt];

 z:=x;

 for i:=n downto 1 do

 begin

 s:=s+ar[i]*z;

 z:=z*x;

 end;

 pol:=s;

end;

 // расчет определителя

function det(a1:mas; n:integer):real;

var y:real;

m:mas;

i,j,k,z:integer;

begin

y:=0; z:=1;

if n>2 then

for j:=1 to n do

begin

for i:=2 to n do

for k:=1 to n do

begin

if k<j then

m[i-1,k]:=a1[i,k];

if k>j then

m[i-1,k-1]:=a1[i,k];

end;

y:=y+z*a1[1,j]*det(m,n-1);

z:=-z;

end

else y:=a1[1,1]*a1[2,2]-a1[2,1]*a1[1,2];

det:=y;

end;

begin

Lst1.Items.Clear;

Lst2.Items.Clear;

lbl7.Caption:=('');

Form1.Series1.Clear;

Form1.Series2.Clear;

Form1.lnsrsSeries3.Clear;

a:=StrToFloat(edt1.Text);

b:=StrToFloat(edt2.Text);

n:=StrToInt(edt3.Text);

xz:=StrToFloat(edt4.Text);

    // определяем интервал

if ((a<-4) or (b>0)) then  MessageDlg('Ошибка! Введите другие значения', mtInformation, [mbOK], 0)

else

 begin

 if b>a then

 begin

 kt:=n+1;   //кол-во узлов в сетки

 ih:=(b-a)/n;//шаг сетки,где n кол-во интервалов

 ix[1]:=a;

 ix[kt]:=b;  // значение b равно кол-ву узлов сетки

 iy[1]:=(a*a+4*sin(a)); // просчитываем значения сетки(у)

 iy[kt]:=(b*b+4*sin(b));

 for i:=2 to n do

 begin

 ix[i]:=ix[i-1]+ih; //просчитываем х[i] с учетом шага

 iy[i]:=(ix[i]*ix[i]+4*Sin(ix[i]));

 end;

 end

 else MessageDlg('ошибка', mtInformation, [mbOK], 0);

  //вывод значения точек в листинг 1

for i:=1 to kt do

Lst1.Items.Add ('x'+FloatToStr(i-1)+' = ' + floatToStrF(ix[i],ffFixed,8,4) + '    y = ' + FloatToStrF(iy[i],ffFixed,8,4));

for i:=1 to kt do

begin

masA[i,kt]:=1;

for j:=n downto 1 do

begin

masA[i,j]:=masA[i,j+1]*ix[i];

end;

end;

for i:=1 to kt do

for j:=1 to kt do

h[i,j]:=masA[i,j];

  //считаем определитель,если =0 выходим,если нет a[i]=Ar[j]

d:=det(masA,kt);

if d=0 then Exit else

begin

 for j:=1 to kt do

 begin

   for i:=1 to kt do

   h[i,j]:=iy[i];

   Ar[j]:=det(h,kt)/d;

   for l:=1 to kt do

   for k:=1 to kt do

   h[k,l]:=masA[k,l];

 end;

 for j:=1 to kt do

 lst2.Items.Add('A'+floattostr(j)+' = '+floattostrF(Ar[j],ffFixed,8,4));

end;

hag:=(b-a)/99;

x1:=a;

for i:=1 to 100 do

begin

Series1.AddXY(x1,x1*x1+4*Sin(x1),'');

Series2.AddXY(x1,pol(x1),'');

x1:=x1+hag;

end;

for i:=1 to kt do

begin

lnsrsSeries3.AddXY(ix[i],iy[i],'');

end;

s1:=Pol(xz);

lbl7.Caption:=FloatToStrF(s1,ffGeneral,8,4);

end;

end;

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);

begin

Form1.close;

end;

end.

Результат работы программы


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

60140. Засідання круглого столу: «Математики і лірики» 60 KB
  В свою чергу багато маткматиків віддали данину мазі поезії і навіть писали вірші поеми і романи. Мені хочеться багато писати і вчитися писати зізналась дівчина і ось через якісь цифри я не потраплю до університету.
60141. «Свіча запалена від серця» (загальношкільний виховний захід) 341.5 KB
  Слайд№ 1 Вчитель: Красиво і світло в нашій світлиці Квіти на вікнах стоять весняні. Гладить його по голові Слайд №2 Вчитель: Щовесни коли тануть сніги І на рясті просяє веселка Повні сил і живої снаги Ми вшановуєм память Шевченка.
60142. Ми тебе не забули, Тарасе! 476.5 KB
  Ведуча 1. 9 березня 1814 року народився Тарас Григорович Шевченко – великий поет України. Тарасе, наш Кобзарю, всюди Приходиш нині ти як свій Тебе вітають щиро люди На всій Україні моїй. Тарас вкраїнської землі Був найвірнішим сином.
60143. Классный час по профориентации: «Наш выбор» 156 KB
  Цели - расширить представления учащихся об различных профессиях; формировать позитивную оценку таких нравственных качеств, как целеустремленность, трудолюбие, скромность...
60144. Подорож до Карликанії 132.5 KB
  Мета. Узагальнити та систематизувати знання, вміння і навички учнів із теми «Подільність чисел»; показати на прикладах за допомогою ігрових моментів; практичну спрямованість математичних знань; удосконалювати навички виразного читання...
60145. Позакласний захід: «Формула кохання» 69.5 KB
  Ломоносов Більш ніж про кохання в світовій літературі тільки про смерть написано. Про емоції розкажуть виступи учнів про вплив речовин: адреналін норадреналін вазопресин серотонін З коханням складніше. На думку дослідників кохання -це хімічний процес...
60146. День Чорного моря - свято зі сльозами на очах 114 KB
  Обладнання: екологічний пакет Чорноморська скринька презентація Чорне море проектор компютер виставка Відпочинок на Чорному морі відеокліпи про море. Хід виховного заходу Учень читає вірш на фоні морського шуму Безмолвное море лазурное море...
60147. Поэзии и музыки чарующий мир. Литературно-музыкальное путешествие 162 KB
  Прививать любовь к красоте слова и музыки. Посредством поэзии и музыки воспитывать любовь к родной природе ценить дружбу стремиться к самосовершенствованию. Библиотекарь: Ребята мы сегодня с вами собрались чтобы окунуться в прекрасный удивительный и чарующий мир поэзии и музыки.
60148. Виховний захід «Твори добро на радість людям» 276.34 KB
  Мета: Формувати в учнів уявлення про морально-етичні відношення у навколишньому середовищі; вчити виявляти шанобливе ставлення до батьків, старших, піклування про молодших; розвивати почуття чуйності і доброзичливості