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标题: 三次样条插值法来估算函数曲线的导数 [打印本页]

作者: 2744557306    时间: 2023-12-31 16:40
标题: 三次样条插值法来估算函数曲线的导数
这段代码使用了 QQ截图20231231162801.png 。以下是对代码的解释:' g- x  J" m: x9 p/ F
4 _' P+ o0 G! k1 T- k, f
1.函数定义:
" A# ]# S. P6 n/ @9 u$ l/ R7 n
' J2 h; P  M+ Z   x = -1:0.01:1;. F# g4 J# I0 Q9 E) p4 X
   y = 1./(1+25*x.^2);
& _* f  d! o  T8 ~   y1 = -50./(1+25.*x.^2).^2.*x; % y 的导数
. v$ z1 B, w( m1 E   n = length(x);) j; [, I3 _- ]! W' C+ ^
   x1 = -0.9:0.1:0.9;
% l1 c& X6 p' o8 P6 |9 O0 m   m = length(x1);
5 p' F- T, ^' q, |
9 {# Y& t" ?( ^' y% v这里定义了原始函数 y 和它的导数 y1,以及需要进行插值的点 x1。6 q5 y: u5 @/ k  x! F
: q1 R$ W2 @9 l- z1 k9 @' @
2.三次样条插值:2 h5 X7 X3 q( z3 C/ Z
% v3 A  G  w0 Y" Y$ R
   for k = 1:m0 V! ^' D* w+ ^+ c& K/ j. s
       for i = 1:n-1) r# m3 b- Y- W. N" L& B
           if (x1(k) >= x(i) && x1(k) <= x(i+1))1 d$ T3 Q$ G4 l6 W% l, |5 X, f
               h(i) = x(i+1) - x(i);
. K. F8 X" \4 Y6 ?+ G, I               t = (x1(k) - x(i)) / h(i);4 v5 k8 \+ `9 Z
               u1 = (1+2*t)*(t-1)^2;
0 V* _6 ^( m1 m. o5 |               u2 = t*(t-1)^2;9 Y1 S; s3 `1 ^. A
               u3 = t^2*(3-2*t);7 C* S3 d( ^" g9 \6 e4 j
               u4 = t^2*(t-1);4 m' B, {$ ]" {# o
               hm(k) = y(i)*u1 + h(i)*y1(i)*u2 + y(i+1)*u3 + h(i)*y1(i+1)*u4;8 c3 P$ P( e. r+ p' s
           end
8 p# r  N8 r3 h, e2 y4 w7 p       end
& i: t  |/ K' B/ ^6 C   end
' K* g2 P& e6 B: I$ _
. s% j( p" O& h, n  |; Q这个部分实现了三次样条插值的过程。对于每个插值点 x1(k),找到对应的区间 (x(i), x(i+1)),然后使用三次插值的公式计算估算值 hm(k)。4 A8 j# ^' [0 V

0 |; f& Q( X7 D" H! l7 j3.绘图:1 x0 R1 R: c+ _) D, F  R! e) b  \
/ }# G7 M  Z0 r: ?+ k* \: h
   plot(x, y, x1, hm, 'r');
+ ^+ w& f1 l  `' n   hold on;6 w. U% q9 L/ u, i8 O

- \1 s( S) \+ {: _; q最后,代码使用 plot 函数将原始函数 y 和插值结果 hm 绘制在同一图上,原始函数用蓝色表示,插值结果用红色表示,并使用 hold on 保持图形处于活动状态,以便在同一图中添加其他图形或标签。
2 q- ^( H' \- {& M2 W这段代码的目的是通过三次样条插值对函数进行平滑估算,并将结果与原始函数一同绘制以进行比较。- b- T: B/ e! \9 ?

( }/ Z# b5 E6 U  R9 E' c. m4 m4 h2 I; e: U

9 o# ~2 ]( p( K1 G$ j2 u- H8 y/ u# u- S7 _

hermite.m

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