数学建模插值法——三次埃尔米特插值&三次样本插值（笔记）

杨利霞

数学建模插值法——三次埃尔米特插值&三次样本插值（笔记）
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今天学习了插值法的matlab实现。
我们接触过五种基本的插值方法，有拉格朗日插值、牛顿插值、分段线性插值、分段三次Hermite插值和样条插值（三次）。
$ M) \/ R3 \3 K; L
插值法在数学建模中的应用：数模比赛中，常常需要根据已知的函数点进行数据、模型的处理和分析，而有时候现有的数据是极少的，不足以支撑分析的进行，这时就需要使用一些数学的方法，“模拟产生”一些新的但又比较靠谱的值来满足需求，这就是插值的作用。

一般来讲，数学建模中主要用到的是 分段三次Hermite插值和三次样条插值
而matlab中都有对应的函数（感慨一下：matlab真强大！）
这两种插值的matlab实现也是本文的重点。

接下来先来用数学定义简单解释一下 分段三次Hermite插值和三次样条插值给有需要的人（便于理解）
1）分段三次Hermite插值
$ z1 |5 v, ~9 H$ j1 r8 \① 埃尔米特插值多项式：插值多项式要求在插值节点上函数值相等，有的实际问题还要求在节点上的导数值相等，甚至高阶导数值也相等，满足这种要求的插值多项式成为埃尔米特插值多项式。
* @( f# g0 V! v, v# v& j" [（直接使用埃尔米特插值得到的多项式次数较高，也存在龙格现象，因此在实际应用中，往往使用分段三次埃尔米特插值多项式）
/ y8 I4 ^3 M4 K! }/ F. k7 w/ Q5 U② 分段三次埃尔米特插值：
, @, p2 M4 F' x

7 n/ m" x. e- E2）三次样条插值函数
; E  D3 H  F' `( u
) P. R6 `4 j- B' V1 A% ]. X# X6 Y其次，再用matlab分别实现两种插值法
这里应用背景是：MathorCup第六届A题 淡水养殖池塘水华发生及池水净化处理
这道题中，附件2中COD、溶氧、PH值等数据均是隔两周采样一次，数据量不足以用于建立合理的模型，因此要考虑现有数据进行插值以补充数据。具体附件截图如下：
0 W* G( m. f' A, E" X
2 Z! ]7 F& Z$ ^接下来用matlab进行数据补充实现（注：叶绿素A、B、C以及CA2+、MG+等数据不做插值 ）
' |# W4 a/ T- e2 w* T, r
# D* d( W9 c* l- M) f% P这是我写的代码：
1、三次埃尔米特插值（spline函数）：
（1）代码部分：
* q: ?0 |: i1 ^& |
6 V6 r, f1 y2 n) `（2）运行结果：

8 J" y/ r; P- O/ ]: f$ o
2、三次样条插值
（1）代码部分（pchip函数）：
4 k; h- m4 m  G" F

（2）运行结果：

/ ]$ O& X' o: Y* {9 ?3 C2 I
7 o% `  r" w  |8 C7 }& {$ P; s经过两次试验发现，大体上三段埃尔米特插值和三次样条插值插值效果相似，三次样条插值生成的曲线更加平滑。由于我们不知道数据的生成过程，因此这两种插值都可以使用。

6 L, m5 V3 b3 w" m0 E6 j( G# }注：以上内容均参考清风老师的数学建模视频讲解
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_43793141/article/details/105176616

chace

谢谢分享 努力学习

张迪迪.迪丽热巴

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xiEnqing

听说回帖加体力~