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牛顿插值法

时间:2024-08-13 21:00:39 编辑:莆仙君

拉格朗日插值和牛顿插值的异同?

一、含义不同:两者都是通过给定n+1个互异的插值节点,求一条n次代数曲线近似地表示待插值的函曲线,这就叫做代数插值;Lagrange插值代数和Newton法插值都属于代数插值的范畴。Lagrange插值和Newton法插值的结果和余项都是一致的,因为都是利用n次多项式插值,所以一致。二、计算不同:Lagrange插值法是通过构造n+1个n次基本多项式,线性组合而得到的。而Newton法插值是通过求各阶差商,递推得到的一个f(x)=f(x0)+(x-x0)f[x0,x1]+(x-x0)(x-x1)f[x0,x1,x2]+(x-x0)(x-x(n-1))f[x0,x1,xn]这样的公式,代进去就可以得到。牛顿插值法的特点在于:每增加一个点,不会导致之前的重新计算,只需要算和新增点有关的就可以。假设已知n+1n+1个点相对多项式函数ff的值为:(x0,f(x0)),(x1,f(x1)),(x2,f(x2)),(xn,f(xn)),求此多项式函数f。先从求满足两个点(x0,f(x0)),(x1,f(x1))的函数f1(x)说起:假设f1(x)=f(x0)+b1(x−x0)f1(x)=f(x0)+b1(x−x0),增加一个点,(x0,f(x0)),(x1,f(x1)),(x2,f(x2)),求满足这三个点的函数f2(x):假设f2(x)=f1(x)+b2(x−x0)(x−x1)以上内容参考:百度百科-牛顿插值法

拉格朗日插值和牛顿插值的异同?

一、性质不同1、牛顿插值:代数插值方法的一种形式。牛顿差值引入了差商的概念,使其在差值节点增加时便于计算。2、拉格朗日插值:满足插值条件的、次数不超过n的多项式是存在而且是唯一的。二、公式意义不同1、牛顿插值:牛顿差值作为一种常用的数值拟合方法,由于其计算简单、计算点多、逻辑清晰、编程方便等特点,在实验分析中得到了广泛的应用。特别是在实验中,当只能测量离散数据点或用数值解表示相应的关系时,可以用牛顿插值公式拟合离散点,得到更精确的函数解析值。2、拉格朗日插值:在许多实际问题中,函数被用来表示某些内部关系或规律,许多函数只能通过实验和观察来理解。如果实际观测到一个物理量,并在多个不同的地点得到相应的观测值,拉格朗日插值法可以找到一个多项式,它可以精确地提取每个观测点的观测值。扩展资料:拉格朗日插值的发现:在数值分析中,拉格朗日插值法是由18世纪法国数学家约瑟夫·路易斯·拉格朗日命名的一种多项式插值方法。在数学上,拉格朗日插值法可以给出一个多项式函数,它只通过二维平面上的几个已知点。拉格朗日插值法最早由英国数学家爱德华·华林于1779年发现,不久后(1783年)由莱昂哈德·欧拉再次发现。1795年,拉格朗日在《师范学校数学基础教程》一书中发表了这种插值方法,从此拉格朗日的名字就和这个方法联系在一起。参考资料来源:百度百科-牛顿插值公式参考资料来源:百度百科-拉格朗日插值法

牛顿插值余项

牛顿插值余项如下:当只知道函数在一些节点的位置却不知道函数具体的表达式时,我们可以利用代数插值方法给出函数的近似形式。常用的插值公式有拉格朗日插值、牛顿插值、埃米尔特插值及样条插值等等。牛顿(Newton)插值公式是代数插值方法的一种形式。牛顿插值引入了差商的概念,使其在插值节点增加时便于计算。牛顿插值公式(Newton interpolation formula)是代数插值方法的一种形式。牛顿插值引入了差商的概念,使其在插值节点增加时便于计算。公式意义:牛顿插值作为一种常用的数值拟合方法,因其计算简单,方便进行大量插值点的计算,且逻辑清楚,便于编程计算,在实验分析中具有广泛的应用。特别是实验中经常出现只能测量得到离散数据点的情况,或者只能用数值解表示某对应关系之时,可以使用牛顿插值公式,对离散点进行拟合,得到较为准确的函数解析值。引入思想;对于拉格朗日插值法,插值节点增减时,计算要全部重新进行,很不方便,因此我们考虑设计一种逐次生成插值多项式的方法(逐项生成也符合程序设计思想)

具体解释下牛顿插值公式

解题关键:
牛顿问题,俗称“牛吃草问题”,牛每天吃草,草每天在不断均匀生长。解题环节主要有四步:
1、求出每天长草量;
2、求出牧场原有草量;
3、求出每天实际消耗原有草量( 牛吃的草量-- 生长的草量= 消耗原有草量);
4、最后求出可吃天数

想:这片草地天天以同样的速度生长是分析问题的难点。把10头牛22天吃的总量与16头牛10天吃的总量相比较,得到的10×22-16×10=60,是60头牛一天吃的草,平均分到(22-10)天里,便知是5头牛一天吃的草,也就是每天新长出的草。求出了这个条件,把25头牛分成两部分来研究,用5头吃掉新长出的草,用20头吃掉原有的草,即可求出25头牛吃的天数。

解:新长出的草供几头牛吃1天:

(10×22-16×1O)÷(22-1O)

=(220-160)÷12

=60÷12

=5(头)

这片草供25头牛吃的天数:

(10-5)×22÷(25-5)

=5×22÷20

=5.5(天)

答:供25头牛可以吃5.5天。

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牛顿在其著作《普遍的算术》(1707年出版)中提出如下问题:”12条公牛在四个星期内吃掉了三又三分之一由格尔的牧草;21条公牛在9星期吃掉10由格尔的牧草,问多少条公牛在18个星期内吃掉20由格尔的牧草?”
(由格尔是古罗马的面积单位,1由格尔约等于2,500平方米)。这个著名的公牛问题叫做“牛顿问题”。
牛顿的解法是这样的:在牧草不生产的条件下,如果12条公牛在四星期内吃掉三又三分之一由格尔的牧草、则按比例63头公牛四星期内,或16头公牛九个星期内,或八头公牛18星期内吃掉10由格尔的牧草,由于牧草在生长,所以21头公牛9星期只吃掉10由格尔牧草,即在随后的五周内,在10由格尔的草地上新长的牧草足够21-16=5头公牛吃9星期,或足够5/2头公牛吃18个星期,由此推得,14个星期(即18个星期减去初的四个星期)内新长的牧草可供7头公牛吃18个星期,因为5:14=5/2:7。前已算出,如牧草不长,则10由格尔草地牧草可供八头公牛吃18个星期,现考虑牧草生长,故应加上7头,即10由格尔草地的牧草实际可供15头公牛吃18个星期,由此按比例可算出。24由格尔草地的牧草实际可供36头公牛吃18星期。


牛顿还给出代数解法:他设1由格尔草地一个星期内新长的牧草相当于面积为y由格尔,由于每头公牛每个星期所吃牧草所占的面积看成是相等的,
根据题意,设若所求的公牛头数为x,则(10/3+10/3)*4y/(12*4)=(10+10*9y)/(21*9)=(24+24*18y)/18x
解得x=36 即36条公牛在18个星期内吃掉24由格尔的牧草。