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matlab实现数值分析插值及积分.docx

发布:2017-05-24约6.98千字共19页下载文档
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Matlab实现数值分析插值及积分 摘要:  HYPERLINK /view/295760.htm \t _blank 数值分析(numerical analysis)是研究分析用 HYPERLINK /view/3314.htm \t _blank 计算机求解 HYPERLINK /view/1284.htm \t _blank 数学计算问题的 HYPERLINK /view/1227974.htm \t _blank 数值计算方法及其理论的学科,是 HYPERLINK /view/1284.htm \t _blank 数学的一个分支,它以 HYPERLINK /view/788566.htm \t _blank 数字计算机求解数学问题的理论和方法为研究对象。在实际生产实践中,常常将实际问题转化为数学模型来解决,这个过程就是数学建模。学习数值分析这门课程可以让我们学到很多的数学建模方法。 分别运用matlab数学软件编程来解决插值问题和数值积分问题。题目中的要求是计算差值和积分,对于问题一,可以分别利用朗格朗日插值公式,牛顿插值公式,埃特金逐次线性插值公式来进行编程求解,具体matlab代码见正文。编程求解出来的结果为:=+。 其中Aitken插值计算的结果图如下: 对于问题二,可以分别利用复化梯形公式,复化的辛卜生公式,复化的柯特斯公式编写程序来进行求解,具体matlab代码见正文。编程求解出来的结果为: 0.6932 其中复化梯形公式计算的结果图如下: 问题重述 问题一:已知列表函数 表格  SEQ 表格 \* ARABIC 1 01234121782257 分别用拉格朗日,牛顿,埃特金插值方法计算。 问题二:用复化的梯形公式,复化的辛卜生公式,复化的柯特斯公式计算积分,使精度小于5。 问题解决 问题一:插值方法 对于问题一,用三种差值方法:拉格朗日,牛顿,埃特金差值方法来解决。 一、拉格朗日插值法: 拉格朗日插值多项式如下:? 首先构造个插值节点上的插值基函数,对任一点所对应的插值基函数,由于在所有取零值,因此有因子。又因是一个次数不超过的多项式,所以只可能相差一个常数因子,固??表示成: 利用得: 于是 因此满足 的插值多项式可表示为: 从而次拉格朗日插值多项式为: matlab编程: 编程思想:主要从上述朗格朗日公式入手:依靠循环,运用poly()函数和conv()函数表示拉格朗日公式,其中的poly(i)函数表示以i作为根的多项式的系数,例如poly(1)表示x-1的系数,输出为1 -1,而poly(poly(1))表示(x-1)*(x-1)=x^2-2*x+1的系数,输出为1 -2 1;而conv()表示多项式系数乘积的结果,例如conv(poly(1),poly(1))输出为1 -2 1;所以程序最后结果为x^n+x^n-1+……+x^2+x+1(n的值据结果的长度为准)的对应系数。 在命令窗口输入edit lagran来建立lagran.m文件,文件中的程序如下: function [c,l]=lagran(x,y) w=length(x); n=w-1; l=zeros(w,w); for k=1:n+1 v=1; for j=1:n+1 if k~=j v=conv(v,poly(x(j)))/(x(k)-x(j)); end end l(k,:)=v; end c=y*l; 输入: x=[0 1 2 3 4]; y=[1 2 17 82 257]; lagran(x,y) 运行结果为 ans = 1.0000 -0.0000 -0.0000 0 1.0000 结果为:=+。 如图表1: 图表  SEQ 图表 \* ARABIC 1 二.牛顿插值法 newton插值多项式的表达式如下: 其中每一项的系数ci的表达式如下: 即为f (x)在点处的i阶差商,(,),由差商的性质可知: matlab编程: 编程思想:主要从上述牛顿插值公式入手:依靠循环,运用poly()函数和conv()函数表示拉格朗日公式,其中的poly(i)函数表示以i作为根的多项式的系数,例如poly(1)表示x-1的系数,输出为1 -1,而poly(poly(1))表示(x-1)*(x-1)=x^2-2*x+1的系数,输出为1 -2 1;而conv()表示多项式系数乘积的结果,例如conv(poly(1),poly(1))输出为1 -2 1;所以程
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