Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Конспекты. Blackboard / Тема 5. Сплайны

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
25.04.2015
Размер:
686.51 Кб
Скачать

Тема 5 Приближение сплайнами §1 Эрмитовы сплайны

Пусть на сетке

_

 

 

 

 

n

 

h xi : xi 1

xi

hi 1, i 1,..., n; x0

a, xn

b, hi

b a

 

 

 

 

 

i 1

 

заданы значения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y xi f xi ,

 

f

 

,

i

0,..., n;

y xi

xi

Определение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S x P3i

x , x xi , xi 1

,i

 

 

 

0, n 1;

S x С1

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

a,b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S xi f xi , S xi f xi , i 0,..., n;

1

S x с

d

x a x2

b x3 ,i 0,..., n 1;

 

 

 

 

i

i

i

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S xi f xi , S xi 1 f xi 1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

0,..., n 1;

S xi f

xi , S xi 1

xi 1 , i

S x yi

yi x xi ai

x xi 2

 

 

x xi

3

 

 

 

 

 

 

 

 

bi

 

 

 

 

,i 0,..., n 1;

 

 

2

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S x yi ai x xi bi

x xi 2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S xi 1 yi yi xi 1 xi ai

xi 1

xi

2

xi 1

xi

3

 

 

 

 

 

bi

 

 

 

,

 

 

2

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

xi 1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

 

 

 

 

 

S xi 1 yi ai xi 1 xi bi

2

,

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S xi 1

 

 

 

 

 

 

 

hi 12

 

 

 

hi 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yi

yi hi 1 ai

 

 

 

 

bi

 

 

 

yi 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi 1

 

hi 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S xi 1 yi

ai hi 1 bi

2

 

 

yi

1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

3

 

h 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

h

 

 

i 1

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

i 1

 

 

 

yi 1

yi

 

yi hi 1

yi 1

yi

 

bi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

6

 

 

4

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ahi 12

i2

 

 

 

 

 

 

b 12

 

 

 

yi 1 yi

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yi yi 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

hi 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi 1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi 1

 

 

 

 

 

hi 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yi 1

yi

yi hi 1 yi 1

 

yi

,

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yi 1 yi

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

2 yi

yi 1

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

hi 1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

hi 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Полиномиальные сплайны

Пусть на сетке

_

 

 

 

 

n

 

h xi : xi 1

xi

hi 1, i 1,..., n; x0 a, xn

b, hi

b a

 

 

 

 

 

i 1

 

 

заданы значения y x

f x , i 0,..., n;

 

 

 

 

i

i

 

 

Определение полиномиального сплайна степени m дефекта k:

Sm x Pmi x , x xi , xi 1 , m 0,i 0, n 1;

Sm x Сma,bk ,1 k m;

S xi f xi , i 0,..., n;

4

§2 Нелокальные кубические сплайны

Пусть на сетке

_

 

 

 

 

n

 

h xi : xi 1

xi

hi 1, i 1,..., n; x0 a, xn

b, hi

b a

 

 

 

 

 

i 1

 

 

заданы значения y x

f x , i 0,..., n;

 

 

 

 

i

i

 

 

Определение:

S x P3i x , x xi , xi 1 ,i 0, n 1;

S x С2 ;

a,b

S xi f xi , i 0,..., n;

5

Краевые условия

1.S a f a , S b f b ;

2.S a f a , S b f b ;

3.S a S b , S a S b , S a S b ;

4.S x1 0 S x1 0 , S xn 1 0 S xn 1 0 ;

 

 

 

P3,0 x

 

 

P3,1 x

 

 

 

P3,n 2 x

 

P3,n 1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

x1

 

 

 

xn 1

xn b

6

7

§3 Построение сплайна через наклоны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mi

, i 0,..., n;

Введем обозначения

S xi mi , S

 

 

xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S x yi

yi x xi ai

 

x xi 2

 

 

 

x xi 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bi

 

 

,i 0,..., n 1;

 

2

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S x yi ai x xi

bi

 

 

x xi

2

 

,

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S xi f xi yi , S xi yi mi ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

6

 

2mi mi 1

 

 

yi 1 yi

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

hi 1

 

3

 

 

 

 

 

 

 

hi 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

12

 

mi mi 1

 

 

yi 1 yi

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

2

 

 

hi 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi 1

 

 

 

8

S x ai bi x xi , x xi , xi1

S x ai1 bi1 x xi1 , x xi1, xi

S xi 0 S xi 0 , ai1 bi1hi ai

6

 

yi 1

 

2mi 1 mi

 

 

12

 

mi

 

yi

 

 

 

 

mi 1

hi

 

hi

3

 

hi

 

2

 

 

 

 

 

 

 

yi yi 1

 

 

6

 

yi 1 yi

 

2mi

mi 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi

 

 

hi 1

hi 1

 

3

 

2mi mi 1

 

2mi 1 mi

2

mi 1 mi

 

yi 1 yi

 

yi

yi 1

3

 

 

 

 

 

h2

3h

 

3h

 

2h

 

h2

 

i 1

 

i

 

i

 

i 1

i

 

9

 

 

mi1

 

 

1

 

 

1

 

 

 

mi1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yi1 yi

 

yi yi1

 

 

 

 

 

 

2mi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi1

 

 

hi

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

hi

 

 

hi1

 

 

 

 

 

 

hi1

 

 

hi

 

 

 

 

 

 

 

 

hi 1

 

 

 

 

hi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi hi 1

 

i

 

 

;

 

 

 

;

i

1;

 

 

 

 

 

hi

hi 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hi

hi 1

 

i

 

hi hi 1

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yi1

yi

 

yi

 

 

 

 

 

 

 

i mi1

2mi i mi1

 

i

 

i

yi1

 

 

3

 

 

hi1

 

hi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gi

i 1,..., n 1; m0 , m1,..., mn 1, mn

10