筆記 拉格朗日插值

2022-03-26 02:50:18 字數 1534 閱讀 6819

是個好東西。

顯然\(n+1\)個點值可以唯一的確定乙個\(n\)次多項式。

那麼根據多項式求點值的過程叫求值。

根據多項式點值來求多項式其他點值就是插值了。

那麼現在上拉格朗日插值。

他解決的問題是:

對於給定的\(n+1\)個點值求出其他點在這個\(n\)次多項式的值。

我們嘗試構造多項式\(f(x)\)來滿足\(n+1\)個點值。

我們發現這個多項式剛好有\(n+1\)項,同時考慮如何滿足這些條件。

也就是說:

對於任意的\(i\in s\)

\[f(x_i)=y_i

\]那麼我這樣來構造多項式\(f(x)\)。

\[f(x)=\sum\limits_^\prod\limits_^y_i\frac

\]觀察每一項,如果當前代入的為\(x_i\),那麼第\(i\)項為\(y_i\),其餘項均為0。

好了這樣我們就構造成功了。

一般情況下我們取\(x_i=i\),取值連續,這樣更加便於求出其他的點值。

也就是說:

\[\begin

f(x)&=\sum\limits_^\prod\limits_^y_i\frac\\

&=\sum\limits_^\frac(x-i)i!(n-i)!(x-n)!}\\

\end\]

這樣就可以直接代入\(x\)來算了對吧。

然後我考場上寫出了另外一種對於任何點值均可以\(o(n)\)插值出\(1\)個點值的方法(其實我插出了係數表示式)。

我們將$$\prod\limits_^(x-x_i)$$這個多項式求出來。

當點值連續的時候我們還知道這個多項式等於:

\[f(x)=\sum\limits_^(-1)^\beginn\\i\endx^i

\]這樣同樣也避免了直接暴力乘法的**複雜度。

然後就是用**實現乙個叫多項式豎式除法的東西。

因為我們知道原來的多項式是\(n\)個子式乘在一起得到的。

那麼不管取模與否\(\frac^(x-x_i)}\)一定是能夠整除的。

這樣用豎式除法就可以的到這個多項式了,豎式除法是\(o(n)\)的。

然後對於每乙個\(i\),求出這個東西\(\frac^(x-x_i)}\),再給每一項乘上係數\(\frac^x_i-x_j}\),然後給插出來的多項式對位相加即可了。

然後我看到了乙個叫重心拉格朗日插值的東西。。

好像和我的做法挺像的,只不過目的不同。

重心拉格朗日插值用於快速的\(o(n)\)維護加入的新的點值。

而我的做法可以用於在維護出新的點值之後快速\(o(n)\)的維護係數表示式。

我們設\(g=\sum\limits_^(x-x_i)\)

那麼:\[f(x)=g\sum\limits_^\frac\prod\limits_\frac

\]這樣的話我們設:\(t_i=y_i\prod\limits_^\frac\)

\[f(x)=g\sum\limits_^]\frac

\]這樣每次加入乙個新點\(o(n)\)的更新\(g\)和每個點的\(t_i\)就可以了。

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