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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 |正序浏览
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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:7 }0 b& r  q0 r& G& s) H: i
x = -1:0.01:1;
+ u# w8 d- |) Ty1 = -50./(1+25.*x.^2).^2.*x;  g( p8 t* Q% O" ~: R
n = length(x);
0 S; z1 ]2 ]% m1 n! w2 w3 x6 t: g7 Dh(1) = x(2) - x(1);
! \2 c9 z# n" [; N! F( v" o* ~" J# r, d: G& r/ ~
% 计算差分商; U6 Y! P0 s8 J* s1 i. p% {: f7 w
for i = 2:n-19 t- V  p0 d! @  ~+ M. O: w" S8 y
    h(i) = x(i+1) - x(i);
# H4 k& X' A; ~0 ^+ X    lm(i) = h(i) / (h(i-1) + h(i));
& L, X, y" @' M# p# [' l    mu(i) = 1 - lm(i);; c, k. n1 n* v
    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 X5 O* V4 @3 C  }! G7 ]8 L
end/ e- h9 h9 o% j+ Q! N( s

3 P+ b3 \1 V8 \' j2 vc(1:n-2) = c1(2:n-1);
7 a$ m2 C) P$ km(1) = y1(1);8 y+ f, ?& c# j: d! k& n
m(n) = y1(n);4 |& ?( O0 u8 `7 P5 X
c(1) = c(1) - lm(2)*m(1);% }( u2 [# S5 @0 t% }# B
c(n-2) = c(n-2) - mu(n-1)*m(n);
5 }  Q+ u' \5 Q7 G4 \/ j" l/ E6 d
+ i2 x; u* ~& G% 解三对角线性方程组* S. l: D2 K) {
a = 2 * ones(1, n-2);. A5 O/ ]  y. Z& H* W, J5 B
b = lm(3:n-1);
* H: @( v3 I! `d = mu(2:n-2);. S4 d" X/ |. v7 V
X = trisys(d, a, b, c);
( k2 u/ m1 A+ a1 cm(2:n-1) = X;, H9 }8 p: q" @, U( H* i

- c+ r; }; o# g% 插值计算( C. v& V3 F: z9 `  Z& L
x1 = -0.9:0.1:0.9;
$ D! w7 @6 k4 B* f- o2 ]' `7 qL = length(x1);
) J, d/ x, l3 n0 h) k( qfor k = 1
' p. s3 q# ?7 [; p$ r3 r    for i = 1:n-1$ \; [3 w6 T4 k# ?) N6 m8 p+ U
        if (x1(k) >= x(i) && x1(k) <= x(i+1)): Y7 O" ?. ~9 G" a% m
            t = (x1(k) - x(i)) / h(i);
) @9 Y- d( x) E# U- m' H            u1 = (1 + 2*t) * (t - 1)^2;
& ]' e, d' _6 M: N; k: F* Q, ]            u2 = t * (t - 1)^2;
+ L0 V; I+ w$ t, D1 T" x' y            u3 = t^2 * (3 - 2*t);
; Y4 X  T% c9 ~7 X/ Q# [# j. t2 t            u4 = t^2 * (t - 1);
% ?' P$ i' O# {% G# J8 R1 I            sm(k) = fg(x(i)) * u1 + h(i) * m(i) * u2 + fg(x(i+1)) * u3 + h(i) * m(i+1) * u4;$ g' ?5 l' x7 R) i! p
        end: H, d, i! F( G6 z$ K
    end# T1 L# e9 P& M$ h2 r
end) c% b; C$ ?/ Z& z6 j) V6 A

" y- m! |3 S- q9 v% 绘制插值结果, w8 A) \' Q8 F( n8 I5 z  \
plot(x, fg(x), x1, sm, 'r');
8 O" u6 x' q" [+ M! n8 _0 y, m0 B% qhold on;1 J2 ?  N, M! A8 ~6 Z- {
0 r; t! `9 p+ ?  C" N2 I% _9 Y" D
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。
3 W+ a" m9 G( a- G0 u0 D
% y- ?/ y8 v. t5 S# S) m& s$ p6 l- m6 A: P$ _6 u7 r) X1 ?
2 g. C$ l$ ^- _$ J( ~

' t" i0 d# C! o& z

fg.m

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sanci.m

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