Tài liệu Bài giảng Phương pháp tính - Nội suy và xấp xỉ hàm - Đậu Thế Phiệt: NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM
Ngày 14 tháng 10 năm 2016
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 1 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy
Đặt vấn đề
Trong thực hành, thường gặp những hàm số y = f (x) mà không biết biểu
thức giải tích cụ thể f của chúng. Thông thường, ta chỉ biết các giá trị
y0, y1, . . . , yn của hàm số tại các điểm khác nhau x0, x1, . . . , xn trên đoạn
[a, b]. Các giá trị này có thể nhận được thông qua thí nghiệm, đo
đạc,...Khi sử dụng những hàm trên, nhiều khi ta cần biết các giá trị của
chúng tại những điểm không trùng với xi (i = 0, 1, . . . , n).
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 2 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy
Để làm được điều đó, ta phải xây dựng một đa thức
Pn(x) = anx
n + an−1xn−1 + . . .+ a1x + a0
thỏa mãn
Pn(xi ) = yi , i = 0, 1, 2, . . . , n
Định nghĩa
Pn(x) được gọi là đa thức nội suy của hàm f (x), còn các điểm
xi , i = 0, 1, 2, . . . , n đượ...
71 trang |
Chia sẻ: quangot475 | Lượt xem: 367 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Bài giảng Phương pháp tính - Nội suy và xấp xỉ hàm - Đậu Thế Phiệt, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM
Ngày 14 tháng 10 năm 2016
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 1 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy
Đặt vấn đề
Trong thực hành, thường gặp những hàm số y = f (x) mà không biết biểu
thức giải tích cụ thể f của chúng. Thông thường, ta chỉ biết các giá trị
y0, y1, . . . , yn của hàm số tại các điểm khác nhau x0, x1, . . . , xn trên đoạn
[a, b]. Các giá trị này có thể nhận được thông qua thí nghiệm, đo
đạc,...Khi sử dụng những hàm trên, nhiều khi ta cần biết các giá trị của
chúng tại những điểm không trùng với xi (i = 0, 1, . . . , n).
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 2 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy
Để làm được điều đó, ta phải xây dựng một đa thức
Pn(x) = anx
n + an−1xn−1 + . . .+ a1x + a0
thỏa mãn
Pn(xi ) = yi , i = 0, 1, 2, . . . , n
Định nghĩa
Pn(x) được gọi là đa thức nội suy của hàm f (x), còn các điểm
xi , i = 0, 1, 2, . . . , n được gọi là các nút nội suy
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 3 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy
Về mặt hình học, có nghĩa là tìm đường cong
y = Pn(x) = anx
n + an−1xn−1 + . . .+ a1x + a0 đi qua các điểm
Mi (xi , yi ), i = 0, 1, 2, . . . , n đã biết trước của đường cong y = f (x).
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 4 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy
Định lý
Đa thức nội suy Pn(x) của hàm số f (x), nếu có, thì chỉ có duy nhất.
Ví dụ
Xây dựng đa thức nội suy của hàm số y = f (x) được xác định bởi
x 0 1 3
y 1 -1 2
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 5 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy
Giải.
Đa thức nội suy có dạng y = P(x) = a2x
2 + a1x + a0. Thay các điểm
(xi , yi )(i = 1, 2, 3) vào đa thức này ta được hệ
0.a2 + 0.a1 + a0 = 1
1.a2 + 1.a1 + a0 = −1
9.a2 + 3.a1 + a0 = 2
⇔
a0 = 1
a1 = −196
a2 =
7
6
Vậy đa thức nội suy P(x) =
7
6
x2 − 19
6
x + 1
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 6 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Lagrange
Cho hàm số y = f (x) được xác định như sau:
x x0 x1 x2 . . . xn
y y0 y1 y2 . . . yn
Ta sẽ xây dựng đa thức nội suy của hàm f (x) trên đoạn [x0, xn], n > 1.
Đa thức nội suy Lagrange có dạng sau
Ln(x) =
n∑
k=0
pkn (x).yk ,
trong đó
pkn (x) =
(x − x0)(x − x1) . . . (x − xk−1)(x − xk+1) . . . (x − xn)
(xk − x0)(xk − x1) . . . (xk − xk−1)(xk − xk+1) . . . (xk − xn)
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 7 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Lagrange
Ví dụ
Xây dựng đa thức nội suy Lagrange của hàm số y = sin(pix) tại các nút
nội suy x0 = 0, x1 =
1
6 , x2 =
1
2
Giải.
x 0 16
1
2
y = sin(pix) 0 12 1.
Công thức nội suy Lagrange của hàm số y
L2(x) =
(x − 16)(x − 12)
(0− 16)(0− 12)
.0 +
x(x − 12)
1
6(
1
6 − 12)
.
1
2
+
x(x − 16)
1
2 .(
1
2 − 16)
.1 =
7
2
x − 3x2.
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 8 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Lagrange
Đặt ω(x) = (x − x0)(x − x1) . . . (x − xk−1)(x − xk)(x − xk+1) . . . (x − xn).
Khi đó
pkn (x) =
ω(x)
ω′(xk)(x − xk)
Đa thức nội suy Lagrange trở thành
Ln(x) = ω(x).
n∑
k=0
yk
ω′(xk)(x − xk) = ω(x).
n∑
k=0
yk
Dk
,
với Dk = ω
′(xk)(x − xk)
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 9 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Lagrange
x x0 x1 . . . xn
x0 x − x0 x0 − x1 . . . x0 − xn D0
x1 x1 − x0 x − x1 . . . x1 − xn D1
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
xn xn − x0 xn − x1 . . . x − xn Dn
ω(x)
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 10 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Lagrange
Ví dụ
Cho hàm số y được xác định bởi
x 0 1 3 4
y 1 1 2 -1
Sử dụng đa thức
Lagrange tính gần đúng giá trị của hàm số y tại x = 2.
Giải.
x = 2 0 1 3 4
0 2− 0 0− 1 0− 3 0− 4 D0 = (2− 0)(0− 1)(0− 3)(0− 4) = −24
1 1− 0 2− 1 1− 3 1− 4 D1 = (1− 0)(2− 1)(1− 3)(1− 4) = 6
3 3− 0 3− 1 2− 3 3− 4 D2 = (3− 0)(3− 1)(2− 3)(3− 4) = 6
4 4− 0 4− 1 4− 3 2− 4 D3 = (4− 0)(4− 1)(4− 3)(2− 4) = −24
ω(x) = (2− 0)(2− 1)(2− 3)(2− 4) = 4
Do đó
y(2) ≈ L3(2) = ω(x)
(
y0
D0
+
y1
D1
+
y2
D2
+
y3
D3
)
= 4
(
1
−24 +
1
6
+
2
6
+
−1
−24
)
= 2.
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 11 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Newton Tỉ sai phân
Cho hàm số f (x) xác định như sau
x x0 x1 x2 . . . xn
y y0 y1 y2 . . . yn
trên đoạn [a, b] = [x0, xn].
Định nghĩa
Trên đoạn [xk , xk+1] ta định nghĩa đại lượng
f [xk , xk+1] =
yk+1 − yk
xk+1 − xk
được gọi là tỉ sai phân cấp 1 của hàm trên đoạn [xk , xk+1]
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 12 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Newton Tỉ sai phân
Tương tự ta có tỉ sai phân cấp 2 của hàm trên đoạn [xk , xk+2] là
f [xk , xk+1, xk+2] =
f [xk+1, xk+2]− f [xk , xk+1]
xk+2 − xk
Quy nạp ta có tỉ sai phân cấp p của hàm trên đoạn [xk , xk+p] là
f [xk , xk+1, . . . , xk+p] =
f [xk+1, xk+2, . . . , xk+p]− f [xk , xk+1, . . . , xk+p−1]
xk+p − xk
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 13 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Newton Tỉ sai phân
Ví dụ
Lập bảng tỉ sai phân của hàm cho bởi
x 1.0 1.3 1.6 1.9
y 0.76 0.62 0.45 0.28
xk f (xk) f [xk , xk+1] f [xk , xk+1, xk+2]
1.0 0.76
-0.47=0.62−0.761.3−1.0
1.3 0.62 -0.17=−0.57−(−0.47)1.6−1.0
-0.57=0.45−0.621.6−1.3
1.6 0.45 -0.00==−0.57−(−0.57)1.9−1.3
-0.57=0.28−0.451.9−1.6
1.9 0.28
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 14 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Newton Công thức của đa thức nội suy Newton
Theo định nghĩa tỉ sai phân cấp 1 của f (x) trên đoạn [x , x0] là
f [x , x0] =
f (x)− y0
x − x0 ⇒ f (x) = y0 + f [x , x0](x − x0).
Lại áp dụng định nghĩa tỉ sai phân cấp 2 của f (x) ta có
f [x , x0, x1] =
f [x , x0]− f [x0, x1]
x − x1
⇒ f [x , x0] = f [x0, x1] + (x − x1)f [x , x0, x1].
Thay vào công thức trên ta được
f (x) = y0 + f [x0, x1](x − x0) + f [x , x0, x1](x − x0)(x − x1).
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 15 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Newton Công thức của đa thức nội suy Newton
Quá trình trên tiếp diễn đến bước thứ n ta được
f (x) = y0 + f [x0, x1](x − x0) + f [x0, x1, x2](x − x0)(x − x1) + . . .
+f [x0, x1, . . . , xn](x − x0)(x − x1) . . . (x − xn−1)+
+f [x , x0, x1, . . . , xn](x − x0)(x − x1) . . . (x − xn−1)(x − xn)
Đặt N (1)n (x) = y0 + f [x0, x1](x − x0) + f [x0, x1, x2](x − x0)(x − x1) + . . .+
f [x0, x1, . . . , xn](x − x0)(x − x1) . . . (x − xn−1) và
Rn(x) = f [x , x0, x1, . . . , xn](x − x0)(x − x1) . . . (x − xn−1)(x − xn) ta được
f (x) = N (1)n (x) + Rn(x).
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 16 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Newton Công thức của đa thức nội suy Newton
Định nghĩa
Công thức N (1)n (x) được gọi là công thức Newton tiến xuất phát từ điểm
nút x0 của hàm số f (x) và Rn(x) được gọi là sai số của đa thức nội suy
Newton. N (1)n (x) = y0 + f [x0, x1](x − x0) + f [x0, x1, x2](x − x0)(x − x1) +
. . .+ f [x0, x1, . . . , xn](x − x0)(x − x1) . . . (x − xn−1)
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 17 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Newton Công thức của đa thức nội suy Newton
Tương tự, ta có thể xây dựng công thức Newton lùi xuất phát từ điểm nút
xn của hàm số f (x) như sau
N (2)n (x) = yn + f [xn−1, xn](x − xn) + f [xn−2, xn−1, xn](x − xn−1)(x − xn) +
. . .+ f [x0, x1, . . . , xn](x − x1)(x − x2) . . . (x − xn)
Do tính duy nhất của đa thức nội suy, ta có với cùng 1 bảng số thì
Ln(x) = N (1)n (x) = N (2)n (x)
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 18 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Newton Công thức của đa thức nội suy Newton
Ví dụ
Cho bảng giá trị của hàm số y = f (x)
x 0 2 3 5 6
y 1 3 2 5 6
1 Xây dựng đa thức nội suy Newton tiến xuất phát từ nút x0 của hàm
số y = f (x)
2 Dùng đa thức nội suy nhận được tính gần đúng f (1.25)
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 19 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Newton Công thức của đa thức nội suy Newton
Giải.
xk f (xk) Tỉ sai phân I Tỉ sai phân II Tỉ sai phân III Tỉ sai phân IV
0 1
1= 3−1
2−0
2 3 -2/3
-1= 2−3
3−2 3/10
3 2 5/6 -11/120
3/2= 5−2
5−3 -1/4
5 5 -1/6
1= 6−5
6−5
6 6
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 20 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Đa thức nội suy Newton Công thức của đa thức nội suy Newton
Như vậy công thức nội suy Newton tiến là
N (1)4 (x) = 1 + 1.x + (−
2
3
)x(x − 2) + 3
10
x(x − 2)(x − 3)
− 11
120
x(x − 2)(x − 3)(x − 5) =
= − 11
120
x4 +
73
60
x3 − 601
120
x2 +
413
60
x + 1.
f (1.25) ≈ N (1)4 (1.25) ≈ 3.9312
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 21 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
Việc xây dựng một đa thức đi qua các điểm nội suy cho
trước trong trường hợp n lớn là rất khó khăn. Biện pháp
khắc phục là trên từng đoạn liên tiếp của các cặp điểm
nút nội suy ta nối chúng bởi các đường cong đơn giản như
đoạn thẳng. Tuy nhiên, khi đó tại các điểm nút hàm sẽ
mất tính khả vi. Do đó, phải xây dựng đường cong bằng
cách nối các đoạn cong nhỏ lại với nhau sao cho vẫn bảo
toàn tính khả vi của hàm. Đường cong như vậy được gọi
là đường spline (đường ghép trơn). Các hàm trên các
đoạn nhỏ này thường là các đa thức và bậc cao nhất của
các đa thức đó gọi là bậc của spline.
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 22 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
Định nghĩa
Cho f (x) xác định trên đoạn [a, b] và một phép phân
hoạch của nó: a = x0 < x1 < x2 = b. Đặt
y0 = f (x0), y1 = f (x1), y2 = f (x2). Một spline bậc ba
nội suy hàm f (x) trên [a, b] là hàm g(x) thỏa các điều
kiện sau:
1 g(x) có đạo hàm đến cấp 2 liên tục trên [a, b]
2 g(x) =
{
g0(x) x ∈ [x0, x1]
g1(x) x ∈ [x1, x2] ở đây g0(x), g1(x) là
các đa thức bậc ba
3 g(x0) = f (x0) = y0, g(x1) = f (x1) = y1,
g(x2) = f (x2) = y2.
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 23 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 24 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
Xét đoạn [x0, x1]. Đặt h0 = x1 − x0. Vì g0(x) là đa thức bậc ba nên
g0(x) = a0 + b0(x − x0) + c0(x − x0)2 + d0(x − x0)3.
Do g(x0) = g0(x0) = y0 ⇒ y0 = a0 và
g(x1) = g0(x1) = y1
⇔ a0 + b0(x1 − x0) + c0(x1 − x0)2 + d0(x1 − x0)3 = y1
⇔ a0 + b0h0 + c0h20 + d0h30 = y1
Từ đó, ta có
b0 =
y1 − y0
h0
− c0h0 − d0h20
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 25 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
Xét đoạn [x1, x2]. Đặt h1 = x2 − x1. Vì g1(x) là đa thức bậc ba nên
g1(x) = a1 + b1(x − x1) + c1(x − x1)2 + d1(x − x1)3.
Do g(x1) = g1(x1) = y1 ⇒ y1 = a1 và
g(x2) = g1(x2) = y2
⇔ a1 + b1(x2 − x1) + c1(x2 − x1)2 + d1(x2 − x1)3 = y2
⇔ a1 + b1h1 + c1h21 + d1h31 = y2
Từ đó, ta có
b1 =
y2 − y1
h1
− c1h1 − d1h21
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 26 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
Do tính khả vi của hàm g(x) đến cấp 2 tại x1 nên g
′
0(x1) = g
′
1(x1) và
g ′′0 (x1) = g
′′
1 (x1).
Từ điều kiện g ′′0 (x1) = g
′′
1 (x1) ta được
2c0 + 6d0(x1 − x0) = 2c1 + 6d1(x1 − x1)
⇒d0 = c1 − c0
3h0
⇒b0 = y1 − y0
h0
− c0h0 − d0h20
=
y1 − y0
h0
− c0h0 − c1 − c0
3h0
.h20 =
y1 − y0
h0
− h0
3
(c1 + 2c0)
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 27 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
Do tính khả vi của hàm g(x) đến cấp 2 tại x2 nên g
′′
1 (x2) = g
′′
2 (x2)
⇒2c1 + 6d1(x2 − x1) = 2c2 + 6d2(x2 − x2)
⇒d1 = c2 − c1
3h1
⇒b1 = y2 − y1
h1
− c1h1 − d1h21
=
y2 − y1
h1
− c1h1 − c2 − c1
3h1
.h21 =
y2 − y1
h1
− h1
3
(c2 + 2c1)
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 28 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
Từ điều kiện g ′0(x1) = g
′
1(x1) ta được
b0 + 2c0(x1 − x0) + 3d0(x1 − x0)2 = b1 + 2c1(x1 − x1) + 3d1(x1 − x1)2
⇒b1 = b0 + 2c0h0 + 3d0h20
Thay b1 =
y2 − y1
h1
− h1
3
(c2 + 2c1), b0 =
y1 − y0
h0
− h0
3
(c1 + 2c0),
d0 =
c1 − c0
3h0
, được
h0c0 + 2(h0 + h1)c1 + h1c2 = 3
y2 − y1
h1
− 3y1 − y0
h0
Hệ này có vô số nghiệm.
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 29 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
Định nghĩa
Cho f (x) xác định trên đoạn [a, b] và một phép phân
hoạch của nó: a = x0 < x1 < x2 < . . . < xn = b. Đặt
yk = f (xk), k = 0..n. Một spline bậc ba nội suy hàm
f (x) trên [a, b] là hàm g(x) thỏa các điều kiện sau:
1 g(x) có đạo hàm đến cấp 2 liên tục trên [a, b]
2 Trên mỗi đoạn [xk , xk+1], k = 0..n − 1, g(x) = gk(x)
là 1 đa thức bậc ba
3 g(xk) = f (xk) = yk ,∀k = 0..n
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 30 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
Xét đoạn [xk , xk+1], k = 0..n− 1. Đặt hk = xk+1 − xk . Vì gk(x) là đa thức
bậc ba nên
gk(x) = ak + bk(x − xk) + ck(x − xk)2 + dk(x − xk)3.
Do g(xk) = gk(xk) = yk ⇒ yk = ak và
ak + bkhk + ckh
2
k + dkh
3
k = g(xk+1) = gk(xk+1) = yk+1.
Từ đó, ta có hệ
bk =
yk+1 − yk
hk
− ckhk − dkh2k , ∀k = 0..n − 1
bk−1 =
yk − yk−1
hk−1
− ck−1hk−1 − dk−1h2k−1, ∀k = 1..n
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 31 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
Xét tại điểm xk , k = 1..n − 1. Do tính khả vi của hàm g(x) đến cấp 2 tại
xk nên g
′
k−1(xk) = g
′
k(xk) và g
′′
k−1(xk) = g
′′
k (xk).
Từ điều kiện g ′′k−1(xk) = g
′′
k (xk) ta được
dk−1 =
ck − ck−1
3hk−1
,∀k = 1..n − 1
dk =
ck+1 − ck
3hk
,∀k = 1..n − 1
⇒
bk =
yk+1 − yk
hk
− hk
3
(ck+1 + 2ck), ∀k = 1..n − 1
bk−1 =
yk − yk−1
hk−1
− hk−1
3
(ck + 2ck−1), ∀k = 1..n
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 32 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Các khái niệm cơ bản
Từ điều kiện g ′k−1(xk) = g
′
k(xk) ta được
bk = bk−1 + 2ck−1hk−1 + 3dk−1h2k−1
hk−1ck−1 + 2(hk−1 + hk)ck + hkck+1 = 3
yk+1 − yk
hk
− 3yk − yk−1
hk−1
∀k = 1..n − 1.
Hệ này có vô số nghiệm nên để có tính duy nhất, ta phải bổ sung thêm
các điều kiện biên.
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 33 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Spline bậc ba tự nhiên
Spline bậc ba tự nhiên
Điều kiện để xác định 1 spline bậc ba tự nhiên là
g ′′(a) = g ′′(b) = 0.
Ta có
g ′′(a) = g ′′0 (x0) = 0
⇔ 2c0 + 6d0(x0 − x0) = 0⇒ c0 = 0
g ′′(b) = g ′′n (xn) = 0
⇔ 2cn + 6dn(xn − xn) = 0⇒ cn = 0
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 34 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Spline bậc ba tự nhiên
Giải hệ AC = B tìm C với C = (c0, c1, . . . , cn−1, cn)T và
A =
1 0 0 . . . 0 0
h0 2(h0 + h1) h1 . . . 0 0
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
0 0 0 . . . 2(hn−2 + hn−1) hn−1
0 0 0 . . . 0 1
B =
0
3
y2 − y1
h1
− 3y1 − y0
h0
. . .
3
yn − yn−1
hn−1
− 3yn−1 − yn−2
hn−2
0
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 35 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Spline bậc ba tự nhiên
Sau khi tìm được c0, c1, . . . , cn−1, cn thì các hệ số của gk(x) được xác
định bởi
ak = yk
bk =
yk+1 − yk
hk
− hk
3
(ck+1 + 2ck)
dk =
ck+1 − ck
3hk
,∀k = 0..n − 1
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 36 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
Ví dụ
Xây dựng spline bậc ba tự nhiên nội suy bảng số
x 0 2 5
y 1 1 4
n = 2, h0 = 2, h1 = 3. Do là spline bậc ba tự nhiên nên c0 = c2 = 0. Hệ số
c1 được xác định bởi
h0c0 + 2(h0 + h1)c1 + h1c2 = 3
y2 − y1
h1
− 3y1 − y0
h0
⇒ c1 = 3
10
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 37 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
Khi k = 0 ta có
a0 = y0 = 1
b0 =
y1 − y0
h0
− h0
3
(c1 + 2c0) = −1
5
d0 =
c1 − c0
3h0
=
1
20
,
Khi k = 1 ta có
a1 = y1 = 1
b1 =
y2 − y1
h1
− h1
3
(c2 + 2c1) =
2
5
d1 =
c2 − c1
3h1
= − 1
30
,
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 38 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
Vậy spline bậc ba tự nhiên cần tìm là
g(x) =
1− 1
5
x +
1
20
x3, x ∈ [0, 2]
1 +
2
5
(x − 2)+ 3
10
(x − 2)2 − 1
30
(x − 2)3, x ∈ [2, 5]
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 39 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
Ví dụ
Xây dựng spline bậc ba tự nhiên nội suy bảng số
x 0 1 2 3
y 1 2 4 8
n = 3, h0 = h1 = h2 = 1. Do là spline bậc ba tự nhiên nên c0 = c3 = 0.
Hệ số c1, c2 được xác định bởi AC = B với
A =
1 0 0 0
h0 2(h0 + h1) h1 0
0 h1 2(h1 + h2) h2
0 0 0 1
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 40 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
B =
0
3
y2 − y1
h1
− 3y1 − y0
h0
3
y3 − y2
h2
− 3y2 − y1
h1
0
C = (c0, c1, c2, c3)
T
⇒
2(h0 + h1).c1 + h1.c2 = 3
y2 − y1
h1
− 3y1 − y0
h0
h1.c1 + 2(h1 + h2).c2 = 3
y3 − y2
h2
− 3y2 − y1
h1
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 41 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
⇒
{
4.c1 + 1.c2 = 3
1.c1 + 4.c2 = 6
⇒
c1 =
2
5
c2 =
7
5
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 42 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
Khi k = 0 ta có
a0 = y0 = 1
b0 =
y1 − y0
h0
− h0
3
(c1 + 2c0) =
13
15
d0 =
c1 − c0
3h0
=
2
15
,
Khi k = 1 ta có
a1 = y1 = 2
b1 =
y2 − y1
h1
− h1
3
(c2 + 2c1) =
19
15
d1 =
c2 − c1
3h1
=
1
3
,
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 43 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
Khi k = 2 ta có
a2 = y2 = 4
b2 =
y3 − y2
h2
− h2
3
(c3 + 2c2) =
46
15
d2 =
c3 − c2
3h2
= − 7
15
,
Vậy spline bậc ba tự nhiên cần tìm là
g(x) =
1 +
13
15
x +
2
15
x3, x ∈ [0, 1]
2 +
19
15
(x − 1) + 2
5
(x − 1)2 + 1
3
(x − 1)3, x ∈ [1, 2]
4 +
46
15
(x − 2) + 7
5
(x − 2)2 − 7
15
(x − 2)3, x ∈ [2, 3]
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 44 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Spline bậc ba ràng buộc
Spline bậc ba ràng buộc
Điều kiện để xác định 1 spline bậc ba ràng buộc là
g ′(a) = α, g ′(b) = β.
Ta có
g ′(a) = g ′0(x0) = α
⇔ b0 + 2c0(x0 − x0) + 3d0(x0 − x0)2 = α⇒ b0 = α
⇒ y1 − y0
h0
− h0
3
(c1 + 2c0) = α
⇒ 2h0c0 + h0c1 = 3y1 − y0
h0
− 3α
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 45 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Spline bậc ba ràng buộc
g ′(b) = g ′n−1(xn) = β
⇔ bn−1 + 2cn−1(xn − xn−1) + 3dn−1(xn − xn−1)2 = β
⇒ yn − yn−1
hn−1
− hn−1
3
(cn + 2cn−1) + 2cn−1hn−1 + 3.
cn − cn−1
3hn−1
.h2n−1 = β
⇒ hn−1cn−1 + 2hn−1cn = 3β − 3yn − yn−1
hn−1
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 46 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Spline bậc ba ràng buộc
Khi đó ta có thêm 2 phương trình
2h0c0 + h0c1 = 3
y1 − y0
h0
− 3α
hn−1cn−1 + 2hn−1cn = 3β − 3yn − yn−1
hn−1
và thuật toán xác định spline bậc ba ràng buộc như sau: giải hệ AC = B
tìm C với C = (c0, c1, . . . , cn−1, cn)T
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 47 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Spline bậc ba ràng buộc
A =
2h0 h0 0 . . . 0 0
h0 2(h0 + h1) h1 . . . 0 0
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
0 0 0 . . . 2(hn−2 + hn−1) hn−1
0 0 0 . . . hn−1 2hn−1
B =
3
y1 − y0
h0
− 3α
3
y2 − y1
h1
− 3y1 − y0
h0
. . .
3
yn − yn−1
hn−1
− 3yn−1 − yn−2
hn−2
3β − 3yn − yn−1
hn−1
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 48 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Spline bậc ba ràng buộc
Sau khi tìm được c0, c1, . . . , cn−1, cn thì các hệ số của gk(x) được xác
định bởi
ak = yk
bk =
yk+1 − yk
hk
− hk
3
(ck+1 + 2ck)
dk =
ck+1 − ck
3hk
,∀k = 0..n − 1
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 49 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
Ví dụ
Xây dựng spline bậc ba ràng buộc nội suy bảng số
x 0 1
y 1 1
thỏa
y ′(0) = 1, y ′(1) = 1.
n = 1, h0 = 1. Khi đó
2h0c0 + h0c1 = 3
y1 − y0
h0
− 3α
h0c0 + 2h0c1 = 3β − 3y1 − y0
h0
⇒
{
2c0 + c1 = −3
c0 + 2c1 = 3
⇒
{
c0 = −3
c1 = 3
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 50 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
Khi k = 0 ta có
a0 = y0 = 1
b0 =
y1 − y0
h0
− h0
3
(c1 + 2c0) = 1
d0 =
c1 − c0
3h0
= 2,
Vậy spline bậc ba ràng buộc cần tìm là
g(x) = 1 + x − 3x2 + 2x3, x ∈ [0, 1]
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 51 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
Ví dụ
Xây dựng spline bậc ba ràng buộc nội suy bảng số
x 0 1 2
y 1 2 1
thỏa
điều kiện y ′(0) = 0, y ′(2) = 0.
n = 2, h0 = h1 = 1, α = β = 0. Hệ số c0, c1, c2 được xác định bởi AC = B
với
A =
2h0 h0 0h0 2(h0 + h1) h1
0 h1 2h1
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 52 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
B =
3
y1 − y0
h0
− 3α
3
y2 − y1
h1
− 3y1 − y0
h0
3β − 3y2 − y1
h1
C = (c0, c1, c2)
T
⇒
2.c0 + c1 + 0.c2 = 3
c0 + 4c1 + c2 = −6
0.c0 + c1 + 2.c2 = 3
⇒
c0 = 3
c1 = −3
c2 = 3
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 53 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
Khi k = 0 ta có
a0 = y0 = 1
b0 =
y1 − y0
h0
− h0
3
(c1 + 2c0) = 0
d0 =
c1 − c0
3h0
= −2,
Khi k = 1 ta có
a1 = y1 = 2
b1 =
y2 − y1
h1
− h1
3
(c2 + 2c1) = 0
d1 =
c2 − c1
3h1
= 2,
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 54 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Spline bậc ba Ví dụ
Vậy spline bậc ba ràng buộc cần tìm là
g(x) =
{
1 + 3x2 − 2x3, x ∈ [0, 1]
2− 3(x − 1)2 + 2(x − 1)3, x ∈ [1, 2]
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 55 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm
Trong mặt phẳng xOy cho tập hợp điểm Mk(xk , yk), k = 1, 2, . . . , n, trong
đó có ít nhất 2 điểm nút xi , xj khác nhau với i 6= j và n rất lớn. Khi đó
việc xây dựng một đường cong đi qua tất cả những điểm này không có ý
nghĩa thực tế.
Chúng ta sẽ đi tìm hàm f (x) đơn giản hơn sao cho nó thể hiện tốt nhất
dáng điệu của tập hợp điểm Mk(xk , yk), k = 1, 2, . . . , n, và không nhất
thiết đi qua tất cả các điểm đó.
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 56 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm
Phương pháp bình phương bé nhất giúp ta giải quyết vấn đề này. Nội
dung của phương pháp là tìm cực tiểu của phiếm hàm
g(f ) =
n∑
k=1
(f (xk)− yk)2 → min .
Dạng đơn giản thường gặp trong thực tế của f (x) là
f (x) = A+ Bx .
f (x) = A+ Bx + Cx2,
f (x) = Ap(x) + Bq(x),
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 57 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = A + Bx
Trường hợp f (x) = A+ Bx Khi đó
g(A,B) =
n∑
k=1
(A+ Bxk − yk)2
Bài toán quy về việc tìm cực tiểu của hàm 2 biến g(A,B). Tọa độ điểm
dừng của hàm được xác định bởi hệ phương trình
∂
∂A
n∑
k=1
(A+ Bxk − yk)2 = 2
n∑
k=1
(A+ Bxk − yk) = 0
∂
∂B
n∑
k=1
(A+ Bxk − yk)2 = 2
n∑
k=1
(A+ Bxk − yk)xk = 0
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 58 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = A + Bx
⇔
nA +
(
n∑
k=1
xk
)
B =
n∑
k=1
yk(
n∑
k=1
xk
)
A +
(
n∑
k=1
x2k
)
B =
n∑
k=1
xkyk
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 59 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = A + Bx
Ví dụ
Tìm hàm f (x) = A+ Bx xấp xỉ tốt nhất bảng số
x 1 1 2 2 2 3 3 4 5 6
y 1 2 2 3 4 4 5 5 6 7
Giải. Ta có n = 10 và
n∑
k=1
xk = 29,
n∑
k=1
yk = 39,
n∑
k=1
x2k = 109,
n∑
k=1
xkyk = 140.
Hệ phương trình để xác định A,B có dạng{
10A+ 29B = 39
29A+ 109B = 140
⇔
{
A = 0.7671
B = 1.0803
Do đó đường thẳng cần tìm là f (x) = 0.7671 + 1.0803x .
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 60 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = A + Bx
Bấm máy. Bấm Mode 3 - STAT. Chọn 3- A+ Bx .
Nhập dữ liệu của 2 cột x , y .
AC - Thoát ra.
Chọn Shift 1 - chọn 7 - Reg - chọn 1- A =.
Chọn Shift 1 - chọn 7 - Reg - chọn 2- B =.
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 61 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = A + Bx + Cx2
Trường hợp f (x) = A+ Bx + Cx2 Khi đó
g(A,B,C ) =
n∑
k=1
(A+ Bxk + Cx
2
k − yk)2
Bài toán quy về việc tìm cực tiểu của hàm 3 biến g(A,B,C ). Tọa độ điểm
dừng của hàm được xác định bởi hệ phương trình
∂
∂A
n∑
k=1
(A+ Bxk + Cx
2
k − yk)2 = 2
n∑
k=1
(A+ Bxk + Cx
2
k − yk) = 0
∂
∂B
n∑
k=1
(A+ Bxk + Cx
2
k − yk)2 = 2
n∑
k=1
(A+ Bxk + Cx
2
k − yk)xk = 0
∂
∂C
n∑
k=1
(A+ Bxk + Cx
2
k − yk)2 = 2
n∑
k=1
(A+ Bxk + Cx
2
k − yk)x2k = 0
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 62 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = A + Bx + Cx2
⇔
nA +
(
n∑
k=1
xk
)
B +
(
n∑
k=1
x2k
)
C =
n∑
k=1
yk(
n∑
k=1
xk
)
A +
(
n∑
k=1
x2k
)
B +
(
n∑
k=1
x3k
)
C =
n∑
k=1
xkyk(
n∑
k=1
x2k
)
A +
(
n∑
k=1
x3k
)
B +
(
n∑
k=1
x4k
)
C =
n∑
k=1
x2k yk
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 63 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = A + Bx + Cx2
Ví dụ
Tìm hàm f (x) = A+ Bx + Cx2 xấp xỉ tốt nhất bảng số
x 1 1 2 3 3 4 5
y 4.12 4.18 6.23 8.34 8.38 12.13 18.32
Giải. Hệ phương trình để xác định A,B ,C có dạng 7A + 19B + 65C = 61.7019A + 65B + 253C = 211.0465A + 253B + 1061C = 835.78 ⇔
A = 4.30B = −0.71C = 0.69
Do đó parabol cần tìm là f (x) = 4.30− 0.71x + 0.69x2.
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 64 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = A + Bx + Cx2
Bấm máy. Bấm Mode 3 - STAT.
Chọn 3- +cx
2.
Nhập dữ liệu của 2 cột x , y .
AC - Thoát ra.
Chọn Shift 1 - chọn 7 - Reg - chọn 1- A =.
Chọn Shift 1 - chọn 7 - Reg - chọn 2- B =.
Chọn Shift 1 - chọn 7 - Reg - chọn 3- C =.
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 65 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = Ap(x) + Bq(x)
Trường hợp f (x) = Ap(x) + Bq(x) Khi đó
g(A,B) =
n∑
k=1
(Ap(xk) + Bq(xk)− yk)2
Bài toán quy về việc tìm cực tiểu của hàm 2 biến g(A,B). Tọa độ điểm
dừng của hàm được xác định bởi hệ phương trình
∂
∂A
g(A,B) = 2
n∑
k=1
(Ap(xk) + Bq(xk)− yk)p(xk) = 0
∂
∂B
g(A,B) = 2
n∑
k=1
(Ap(xk) + Bq(xk)− yk)q(xk) = 0
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 66 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = Ap(x) + Bq(x)
⇔
(
n∑
k=1
p2(xk)
)
A +
(
n∑
k=1
p(xk)q(xk)
)
B =
n∑
k=1
p(xk)yk(
n∑
k=1
p(xk)q(xk)
)
A +
(
n∑
k=1
q2(xk)
)
B =
n∑
k=1
q(xk)yk
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 67 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = Ap(x) + Bq(x)
Ví dụ
Tìm hàm f (x) = A
√
x + B cos(x) xấp xỉ tốt nhất bảng số
x 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
y 2.27 2.37 2.45 2.52 2.60 2.62
Giải. Ta có n = 6, p(x) =
√
x , q(x) = cos(x) và
n∑
k=1
p2(xk) =
n∑
k=1
xk = 9, Shift-STO-A
n∑
k=1
p(xk)q(xk) =
n∑
k=1
√
xk . cos(xk) = 0.2080742774, Shift-STO-B.
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 68 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = Ap(x) + Bq(x)
n∑
k=1
p(xk)yk =
n∑
k=1
√
xk .yk = 18.14616548, Shift-STO-C.
n∑
k=1
q2(xk) =
n∑
k=1
cos2(xk) = 0.6777701471, Shift-STO-D.
n∑
k=1
q(xk)yk =
n∑
k=1
cos(xk).yk = 0.7470806584, Shift-STO-M.
Hệ phương trình để xác định A,B :{
A.A+ B.B = C
B.A+ D.B = M
⇔
{
A = 2.00498761
B = 0.48673479
Vậy f (x) = 2.0050
√
x + 0.4867 cos(x).
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 69 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = Ap(x) + Bq(x)
Bấm máy. Shift-Mode-STAT-Frequency-ON
1 Tìm ma trận hệ số
Mode 3-STAT - 2: A+BX. Nhập vào cột X là
√
X , nhập vào cột Y là
cos(X ). AC-thoát ra.
Shift - 1 - 4: Sum - 1:
∑
x2 = Shift-STO-A
Shift - 1 - 4: Sum - 5:
∑
xy = Shift-STO-B
Shift - 1 - 4: Sum - 3:
∑
y2 = Shift-STO-D
2 Tìm cột hệ số tự do
Shift - 1 - 2: Data
Nhập giá trị của cột FREQ là giá trị y . AC-thoát ra
Shift - 1 - 5: Var - 2:x × Shift - 1 - 5: Var -1:n = Shift-STO-C
Shift - 1 - 5: Var - 5:y × Shift - 1 - 5: Var -1:n = Shift-STO-M
3 Giải hệ phương trình: Mode-5:EQN-1:anX+bnY=cn
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 70 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài toán xấp xỉ hàm thực nghiệm Trường hợp f (x) = Ap(x) + Bq(x)
THANK YOU FOR ATTENTION
NỘI SUY VÀ XẤP XỈ HÀM Ngày 14 tháng 10 năm 2016 71 / 1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- phuong_phap_tinh_dau_the_phiet_noi_suy_va_xap_xi_ham_cuuduongthancong_com_8203_2167391.pdf