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三次样条插值法来估算函数曲线的导数

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发表于 2023-12-31 16:40 |只看该作者 |倒序浏览
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这段代码使用了 QQ截图20231231162801.png 。以下是对代码的解释:
, k( n/ x) o$ d- A
6 s8 f7 H& f" B1 C; z. W* I, N" H1 }1.函数定义:
4 y! x  w7 Q3 n1 W% y& o+ m8 E# b4 h
   x = -1:0.01:1;
  l6 f1 ~8 c5 y! r3 j# w   y = 1./(1+25*x.^2);
6 t. I4 C) k3 P# D  A3 T# ^   y1 = -50./(1+25.*x.^2).^2.*x; % y 的导数: z5 {+ L8 m; _; a5 v9 x
   n = length(x);7 |' N% J* ^9 |9 ~7 R: s4 B  f
   x1 = -0.9:0.1:0.9;* h5 g1 T* B1 |& f+ F7 y
   m = length(x1);' }) v+ B! \  D

% e3 d' n1 J. j+ T5 j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。1 j) ]9 R+ B0 c/ Q- ^% c2 H+ \! Z
% A4 r& x. X3 l, I
2.三次样条插值:+ ]+ h! l; U; H* T/ V; H+ N( \

2 r! r  f" \+ h9 k/ Y' q) h( K. V   for k = 1:m
) z7 i2 p! {5 a9 m       for i = 1:n-12 F# Y3 Z' D' v( n$ A8 L
           if (x1(k) >= x(i) && x1(k) <= x(i+1))! k7 p! `# U' W. t1 w0 f
               h(i) = x(i+1) - x(i);
- S( u8 h2 s8 M! u, y# P/ w: x               t = (x1(k) - x(i)) / h(i);+ `  [* r1 F8 U
               u1 = (1+2*t)*(t-1)^2;
" l; z" d7 Q* _" g# ^               u2 = t*(t-1)^2;
  Q) I. n% k9 ^  i# a! F& h               u3 = t^2*(3-2*t);
  ]: q8 g: ?, n7 x               u4 = t^2*(t-1);
4 D3 Q8 {% Z( H" L0 s  K0 m2 ]               hm(k) = y(i)*u1 + h(i)*y1(i)*u2 + y(i+1)*u3 + h(i)*y1(i+1)*u4;
" a% _# A) F$ A3 F3 h           end: `/ S  h; D3 H! t) X
       end, P. B) u3 R- c: _
   end
5 ?3 q, K8 M% v" w, i  h# E
7 h' P. p, G0 I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)。% {2 H1 ]& L) O9 C

/ q  @% A" W7 u: ^; _; s2 j# @3.绘图:9 I4 A& _' T- u( u# t" q7 I) F' ]
9 p9 q  {; ?7 t1 l
   plot(x, y, x1, hm, 'r');& f. @% P, Z. Y, g6 z, A
   hold on;# @5 h1 |3 R4 f. [
; _3 ~% W8 N( R. c
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。! N9 g" G3 w) ^" D7 \; j- O
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。
8 I6 |) A7 m8 Y. c
& k% p2 u1 G7 _- |5 R) k' u: i- x
8 X+ A1 h- `2 Q: w0 o# [8 F
" ]1 {( [9 r  e* \- k

hermite.m

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