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三次样条插值

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发表于 2023-12-31 17:40 |只看该作者 |倒序浏览
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这段MATLAB代码实现了三次样条插值,将给定的函数 fg(x) 在区间 [-1, 1] 上的数据点进行插值,并在指定的新点 x1 上绘制插值结果。以下是代码的主要解释:; c4 B! f9 U5 W4 d! V# c+ G- \& d
x = -1:0.01:1;$ \; O) W: E# a  }+ h
y1 = -50./(1+25.*x.^2).^2.*x;; I9 |! B& W6 I' d# d  c# R
n = length(x);# q: F+ n' I( S/ ~" k. _8 H3 R8 V
h(1) = x(2) - x(1);  |7 v2 ^) L2 D. L7 {4 b/ m' N

5 Y3 ^/ B' Q+ d* v3 v( m% 计算差分商* ^4 r8 G6 c: s7 z6 d; J- ~6 z
for i = 2:n-1
6 p( a+ e% C" P" B1 ~    h(i) = x(i+1) - x(i);& @; G1 L  \, [% T4 F: [
    lm(i) = h(i) / (h(i-1) + h(i));2 d0 t- k: _/ L# W) w
    mu(i) = 1 - lm(i);, b4 P: L% L$ ~3 [) W) k
    c1(i) = 3 * (lm(i)*(fg(x(i)) - fg(x(i-1))) / h(i-1) + mu(i)*(fg(x(i+1)) - fg(x(i))) / h(i));
3 T; h7 j1 Y' ]end
1 h! L9 l4 S$ A. C, R
7 i# L0 k; o) v: K: {4 pc(1:n-2) = c1(2:n-1);
$ _4 U! U9 D8 h  k. a* am(1) = y1(1);0 J! P. i9 ^/ \
m(n) = y1(n);
1 Z+ T/ n3 w. C( L! Sc(1) = c(1) - lm(2)*m(1);' c. u- k2 d" D
c(n-2) = c(n-2) - mu(n-1)*m(n);0 H' l2 s, E; O7 K
5 B: C) ^9 w- H; e
% 解三对角线性方程组2 v0 b( b9 r8 w6 U( q
a = 2 * ones(1, n-2);, P( d% Y% Y/ \0 Q1 Q
b = lm(3:n-1);
+ S. S7 x) @+ B. X5 [d = mu(2:n-2);
$ o1 ~9 s% B& E" R) e9 }( x* E" CX = trisys(d, a, b, c);
6 h9 M. f# l! G  Z0 P- y6 rm(2:n-1) = X;' F* t- ~, {+ D( d  C) z

, f1 H0 L1 ~3 v3 M% 插值计算2 Y" _3 _! o& f1 I' E! R
x1 = -0.9:0.1:0.9;" Y# |8 R1 H1 y5 t" r
L = length(x1);, ~# Q, f* F* e* j
for k = 14 n8 |- G& _- g  X% B9 g
    for i = 1:n-1
) C, r; f- {6 O+ k6 W        if (x1(k) >= x(i) && x1(k) <= x(i+1)). ~/ J' j2 g7 t# N
            t = (x1(k) - x(i)) / h(i);3 _: x7 l1 F/ R4 `% T
            u1 = (1 + 2*t) * (t - 1)^2;& S8 y* G* B7 i% R# T+ M: M
            u2 = t * (t - 1)^2;
1 D- d% T8 B' V! k* [& h. N            u3 = t^2 * (3 - 2*t);
+ S5 [$ s$ o7 \  [8 h* h9 Q            u4 = t^2 * (t - 1);
$ r# V& x$ k6 U- l" R' K) v            sm(k) = fg(x(i)) * u1 + h(i) * m(i) * u2 + fg(x(i+1)) * u3 + h(i) * m(i+1) * u4;
% L3 Q/ L' a0 u' g        end: n  ~" D$ h- @6 f' I! Z3 B
    end2 B: W/ N; E! t) u# g
end* V- F) [& A% ]9 B2 q( ]
0 L  E" _+ ~, I, M2 Z& z
% 绘制插值结果; f; [9 O( }. W$ o% c7 g, j
plot(x, fg(x), x1, sm, 'r');
% C6 F- h8 l. xhold on;
- C+ k" g0 l9 R5 j0 Z, {) \. X% S- m. [4 \  @" F3 M1 e
此代码使用三次样条插值方法(Cubic Spline Interpolation)对函数 fg(x) 的数据点进行插值,然后在新点 x1 处计算插值结果并绘制。
# d/ U1 @" `4 u- T- v+ G4 u  y; m9 ?! `7 S
$ b& g4 U8 M+ q& L6 B

) `* o9 g3 \  Y2 R
# [5 ~  ], X3 f: y2 A5 j

fg.m

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sanci.m

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