Конспекты. Blackboard / Тема 5. Сплайны
.pdfТема 5 Приближение сплайнами §1 Эрмитовы сплайны
Пусть на сетке
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n |
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h xi : xi 1 |
xi |
hi 1, i 1,..., n; x0 |
a, xn |
b, hi |
b a |
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i 1 |
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заданы значения |
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y xi f xi , |
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f |
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, |
i |
0,..., n; |
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y xi |
xi |
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Определение: |
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S x P3i |
x , x xi , xi 1 |
,i |
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0, n 1; |
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S x С1 |
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; |
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a,b |
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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; |
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i |
i |
i |
i |
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S xi f xi , S xi 1 f xi 1 , |
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f |
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0,..., n 1; |
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S xi f |
xi , S xi 1 |
xi 1 , i |
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S x yi |
yi x xi ai |
x xi 2 |
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x xi |
3 |
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bi |
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,i 0,..., n 1; |
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2 |
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6 |
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S x yi ai x xi bi |
x xi 2 |
, |
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2 |
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S xi 1 yi yi xi 1 xi ai |
xi 1 |
xi |
2 |
xi 1 |
xi |
3 |
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bi |
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, |
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2 |
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6 |
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xi 1 |
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2 |
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xi |
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S xi 1 yi ai xi 1 xi bi |
2 |
, |
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2 |
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S xi 1 |
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hi 12 |
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hi 13 |
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yi |
yi hi 1 ai |
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bi |
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yi 1, |
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2 |
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6 |
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2 |
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hi 1 |
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hi 1 |
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hi 1 |
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S xi 1 yi |
ai hi 1 bi |
2 |
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yi |
1, |
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2 |
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3 |
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h |
3 |
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h 3 |
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h |
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h |
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i 1 |
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i 1 |
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i 1 |
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i 1 |
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yi 1 |
yi |
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yi hi 1 |
yi 1 |
yi |
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bi |
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, |
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6 |
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4 |
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2 |
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2 |
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ahi 12
i2
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b 12 |
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yi 1 yi |
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, |
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yi yi 1 |
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i |
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2 |
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2 |
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hi 1 |
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||||||
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hi 1 |
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hi 1 |
2 |
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hi 1 |
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hi 1 |
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yi 1 |
yi |
yi hi 1 yi 1 |
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yi |
, |
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3 |
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3 |
3 |
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6 |
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yi 1 yi |
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a |
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2 yi |
yi 1 |
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, |
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i |
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hi 1 |
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3 |
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hi 1 |
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3 |
Полиномиальные сплайны
Пусть на сетке
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n |
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h xi : xi 1 |
xi |
hi 1, i 1,..., n; x0 a, xn |
b, hi |
b a |
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i 1 |
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|
заданы значения y x |
f x , i 0,..., n; |
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i |
i |
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|
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
_ |
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n |
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h xi : xi 1 |
xi |
hi 1, i 1,..., n; x0 a, xn |
b, hi |
b a |
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i 1 |
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|
заданы значения y x |
f x , i 0,..., n; |
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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 ;
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P3,0 x |
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P3,1 x |
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P3,n 2 x |
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P3,n 1 x |
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x0 |
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a |
x1 |
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xn 1 |
xn b |
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7
§3 Построение сплайна через наклоны
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Mi |
, i 0,..., n; |
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Введем обозначения |
S xi mi , S |
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xi |
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S x yi |
yi x xi ai |
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x xi 2 |
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x xi 3 |
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bi |
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,i 0,..., n 1; |
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2 |
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6 |
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S x yi ai x xi |
bi |
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x xi |
2 |
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, |
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2 |
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S xi f xi yi , S xi yi mi ; |
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a |
6 |
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2mi mi 1 |
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yi 1 yi |
, |
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i |
hi 1 |
|
3 |
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hi 1 |
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|||||||
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b |
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12 |
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mi mi 1 |
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yi 1 yi |
, |
|||||
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|
2 |
|
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||||||||
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i |
|
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2 |
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hi 1 |
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hi 1 |
|
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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 |
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yi 1 |
|
2mi 1 mi |
|
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12 |
|
mi |
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|
yi |
|
|
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mi 1 |
||||||
hi |
|
hi |
3 |
|
hi |
|
2 |
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yi yi 1 |
|
|
6 |
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yi 1 yi |
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2mi |
mi 1 |
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|||||||||
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|
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|
|||||||
|
hi |
|
|
hi 1 |
hi 1 |
|
3 |
|
2mi mi 1 |
|
2mi 1 mi |
2 |
mi 1 mi |
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yi 1 yi |
|
yi |
yi 1 |
3 |
|
|
|
|
|
h2 |
|||||
3h |
|
3h |
|
2h |
|
h2 |
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|||
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 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
gi
i 1,..., n 1; m0 , m1,..., mn 1, mn
10