從零開始的數學建模 (五)插值演算法

2022-02-01 10:19:00 字數 1551 閱讀 1480

插值指的是運用一些數學的方法,「模擬產生」一些新的但又比較可靠的資料,補足題目中的空缺資料;

插值也可以用來做**問題,而且比灰色**可靠得多,數學背景也更豐富;

埃爾公尺特(hermite)插值不但要求在節點上的函式值相等,而且還要求對應的導數值也相等,甚至高階導數也相等;但一般不直接用hermite插值,因為多項式次數較高,存在龍格現象;比賽中多使用分段三次hermite插值(pchip),matlab參考**及結果如下:

x = -pi:pi; y = sin(x);

new_x = -pi:0.1:pi;

p = pchip(x,y,new_x);

plot(x, y, 'o', new_x, p, 'r-')

數學分析略,到時候真要用就去書上找吧,樣條插值的特點在於插值函式在區間上二階連續可微,所以畫出的曲線會更加光滑,與三次hermite插值演算法的比較如下:

% 三次樣條插值和分段三次埃爾公尺特插值的對比

x = -pi:pi;

y = sin(x);

new_x = -pi:0.1:pi;

p1 = pchip(x,y,new_x); %分段三次埃爾公尺特插值

p2 = spline(x,y,new_x); %三次樣條插值

figure(2);

plot(x,y,'o',new_x,p1,'r-',new_x,p2,'b-')

legend('樣本點','三次埃爾公尺特插值','三次樣條插值','location','southeast') %標註顯示在東南方向

% 說明:

% legend(string1,string2,string3, …)

% 分別將字串1、字串2、字串3……標註到圖中,每個字串對應的圖示為畫圖時的圖示。

% 『location』用來指定標註顯示的位置

雖然這麼說,但是其實**演算法比如擬合**更適合這類問題...

population=[133126,133770,134413,135069,135738,136427,137122,137866,138639, 139538];

year = 2009:2018;

p1 = pchip(year, population, 2019:2021) %分段三次埃爾公尺特插值**

p2 = spline(year, population, 2019:2021) %三次樣條插值**

figure(4);

plot(year, population,'o',2019:2021,p1,'r*-',2019:2021,p2,'bx-')

legend('樣本點','三次埃爾公尺特插值**','三次樣條插值**','location','southeast')

美賽打完了233,估計還是只能拿個s獎,大學裡的數模生涯正式結束了,就挺尷尬的,以後應該也不會更新數模的部落格了,再見啦

本文演算法思想參考源於清風建模,特此註明

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