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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:
0 h4 l; f! d$ k$ s# x2 t: O3 wx = -1:0.01:1;8 g* c& \. I' U3 L- t0 n! e- N
y1 = -50./(1+25.*x.^2).^2.*x;
/ \* @- d7 e( o$ K  E# _5 On = length(x);8 N: X7 K# L0 x; e" s7 A% p  O
h(1) = x(2) - x(1);
& J  S  r5 {* _' ?0 p7 t2 g
& L7 C3 h) S) \$ T: E% 计算差分商
" _9 U$ |$ W' J6 y2 F7 |6 i7 O  sfor i = 2:n-1/ B, c! M) r7 m6 ?
    h(i) = x(i+1) - x(i);
' K; l7 J  M- W2 R1 K6 J6 h    lm(i) = h(i) / (h(i-1) + h(i));) k7 z9 y. V' v  a6 @
    mu(i) = 1 - lm(i);* R1 g* ~- y3 i$ S0 ~+ }
    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));+ x" N! w4 B. s4 e# [+ b
end
3 R4 ?# l8 d; {1 O# E( e) p1 @; y* b
c(1:n-2) = c1(2:n-1);
* i3 r2 U- }) k+ ~7 Fm(1) = y1(1);5 u, G' [2 Q6 {: m" T; \: H
m(n) = y1(n);, E, Y+ L; v: A' ?0 p
c(1) = c(1) - lm(2)*m(1);
5 N. X7 @& P9 W7 \4 nc(n-2) = c(n-2) - mu(n-1)*m(n);# e5 }0 p0 a- H/ e$ ^0 F4 c; r
3 m4 I7 z/ I6 u7 E( v: z- X& U
% 解三对角线性方程组: w: x: \+ [# T1 @
a = 2 * ones(1, n-2);
6 P* C8 V. d$ \0 o8 ?/ |b = lm(3:n-1);
: ^; z. h  U) K' v' }d = mu(2:n-2);1 ^0 J+ [4 ?% I# V4 i) I* ]
X = trisys(d, a, b, c);
& ?, k& d3 ]  D; ]$ k+ A  o4 im(2:n-1) = X;* r) p* U: D4 y) R

, L& Y* G: C6 h0 l: M- t% 插值计算
% m: U2 O) D* x) |$ ox1 = -0.9:0.1:0.9;
' N* m# X( f/ ~: H  K  q; |6 AL = length(x1);
% X. u0 }/ y9 D: I, O; Yfor k = 1
+ O9 i( I8 f1 _/ u    for i = 1:n-10 i5 v. J3 @# y5 ^* J
        if (x1(k) >= x(i) && x1(k) <= x(i+1))2 f  b( i8 ]6 }4 ^
            t = (x1(k) - x(i)) / h(i);0 c2 o& V6 U" l7 P7 ]- ^, _
            u1 = (1 + 2*t) * (t - 1)^2;
& Y4 ~1 i' _" K2 i            u2 = t * (t - 1)^2;( z3 g) H/ u! p* g/ w3 e9 Z; u
            u3 = t^2 * (3 - 2*t);
- B% L* Z- \( o            u4 = t^2 * (t - 1);
9 \# t% a4 ]2 U0 W% b- X            sm(k) = fg(x(i)) * u1 + h(i) * m(i) * u2 + fg(x(i+1)) * u3 + h(i) * m(i+1) * u4;0 w8 E' e9 h7 C2 v7 N9 Z
        end, u# x2 r) ]% ^* R6 A
    end2 |' D" w$ n( S5 G6 b
end( i5 O2 H! J: i. i

% A0 z" B; s& Y" r8 ]4 {5 A% 绘制插值结果# |  Y2 Q/ Z& C
plot(x, fg(x), x1, sm, 'r');9 [$ M) ^5 Z, ?
hold on;
* K7 W$ W! Q. m7 `) r% u9 @- r* ^: ^' Q6 R; P
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。
& W" R: ~6 u0 L" Z' Y
7 J( i" r7 x( r* j- Q9 G5 R3 g
8 H" s- |" H: q" v0 }# o" q' m
( N$ x3 D) `9 Q# E- b8 q0 |6 l  J9 G# P7 d

fg.m

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sanci.m

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