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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:4 ?7 O3 @' K, W, a- U
x = -1:0.01:1;. E6 i0 u6 b6 F, ]
y1 = -50./(1+25.*x.^2).^2.*x;3 k# |% k6 y. b7 z+ Z+ y7 b
n = length(x);' t' ?+ Z$ m' n: F% h
h(1) = x(2) - x(1);
/ [! m# C1 A% x! `, J3 }, S- W! P* E& T/ v% V: j
% 计算差分商
( ]1 X# z  r- D, X" L' }8 G; _9 i. ~. ~for i = 2:n-1
0 k3 \7 \  A- O: d6 i    h(i) = x(i+1) - x(i);$ T( V/ |# I; Z3 Y
    lm(i) = h(i) / (h(i-1) + h(i));+ }7 e1 x- B2 |2 Y: H- Y' L* ?
    mu(i) = 1 - lm(i);: M. w2 |9 I4 B
    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));
: d+ Y# }! z% t6 ]end
- w8 G8 h  C5 T( N1 v6 J3 Z9 D- H0 i7 [
c(1:n-2) = c1(2:n-1);" g) Q5 {+ G0 g
m(1) = y1(1);- C7 J1 B6 t" g, A5 F; \
m(n) = y1(n);
: x9 R& b8 Y# n9 rc(1) = c(1) - lm(2)*m(1);
" G* \/ {( O/ M# p0 [c(n-2) = c(n-2) - mu(n-1)*m(n);
* i4 H2 r: e- J3 K5 }
# Q  L% O* l- G) o. C% 解三对角线性方程组
( w2 L. ]! T5 j3 }1 @' Ma = 2 * ones(1, n-2);
7 j  j& o. r. f4 d3 k9 Z& j. D, l% Ib = lm(3:n-1);$ j4 Q5 w! i& j3 _6 g0 K
d = mu(2:n-2);
$ j  Q" Y/ ^! NX = trisys(d, a, b, c);
% i. @" R. r4 h8 \m(2:n-1) = X;
2 |% x( ^8 n% }# D; I, N4 b8 f1 x% a# Y7 t$ R
% 插值计算
7 z) Z3 ~% S$ @2 H) M; jx1 = -0.9:0.1:0.9;8 t, o7 P- ]* Z5 I* L8 C. ]! _2 M
L = length(x1);
0 B( f( Y9 o& d* a7 p8 g- Qfor k = 1
& A; u! u6 M/ w0 {$ ]/ D2 {  q( {8 K    for i = 1:n-1
. p/ x4 C) k2 Q        if (x1(k) >= x(i) && x1(k) <= x(i+1))
! y3 ^2 U) _$ u3 r$ O( `3 Y) A            t = (x1(k) - x(i)) / h(i);2 t4 D, _% o% _) b; E' b+ i
            u1 = (1 + 2*t) * (t - 1)^2;
8 _; g; {6 h9 j6 \2 x4 d            u2 = t * (t - 1)^2;
7 p% W# U5 P5 g) w            u3 = t^2 * (3 - 2*t);# |8 }1 e2 @+ J( f: V/ |$ G! H! W& {
            u4 = t^2 * (t - 1);2 J- k7 X: l0 |9 z" o
            sm(k) = fg(x(i)) * u1 + h(i) * m(i) * u2 + fg(x(i+1)) * u3 + h(i) * m(i+1) * u4;
7 t) o: r4 z4 {* S  Q' B        end3 b8 S- M9 }. J% ^7 Y+ y$ d
    end
8 e+ f& d8 C5 Bend
1 s8 Q, ~( G% o& |
8 q% j/ k: J1 g4 K) C% 绘制插值结果
% k5 e, }: t* c* o2 splot(x, fg(x), x1, sm, 'r');/ s% W& v  R" u& T- o" ^8 ]
hold on;6 R5 }) y8 ^, M5 _9 [) @1 M

5 \0 k6 d8 i0 g; n7 o# w* N) k" q3 q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。& X2 p/ X! @( y

7 W2 e6 T1 Z- I5 k. j
" k; U/ x. J- ~! k+ I! h+ R" v. s9 X  D" C8 g
) I' D; G% p* Z; _, z; r, @9 g! B0 V

fg.m

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sanci.m

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