Залишковий член інтерполяційної формули

Зміст

Розділ 1……………………………………………..………………………………...4

1.1 Задача інтерполяції …………………………….…….4

1.2 Інтерполяційний многочлен Лагранжа. ………………………………....5

1.3 Залишковий член інтерполяційної формули. …………………6

Розділ 2………………………………………………………………………………8

2.1 Статистичне дослідження масива показників……..…………………………..8

2.2 Основні поняття…………………………………………...……………………..9

2.3Лінійна регресія…………………..…………………………………………….11

2.4 Перевірка адекватності регресійної моделі……………………….……........18

Список літератури. ……………….……………………………………………24

Розділ 1

Задача інтерполяції

Задача інтерполяції – частинна, але досить поширена задача наближення функцій. Нехай в Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru точках Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru відомі значення деякої функції Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru . Нехай значення Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru відмінне від Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , треба знайти значення Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru .

Розглянемо сукупність функцій, досить простих і таких, що легко обчислюються, наприклад функцій, які лінійно залежать від параметрів Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru :

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , (1)

де Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru – фіксовані функції. З усіх функцій сукупності (1) виберемо ту, для якої виконуються рівності

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru . (2)

Рівності (2) складають систему лінійних алгебраїчних рівнянь відносно невизначених коефіцієнтів Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru :

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru . (3)

Покладемо

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru ,

де Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru – розв'язок системи (3).

Такий спосіб наближення функцій зветься інтерполяцією, а точки Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru – вузлами інтерполяції.

Найбільш вивченим є випадок інтерполяції многочленами, коли

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru ;

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , (4)

і система (3) має вигляд

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru . (5)

Якщо припустити, що Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru при Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , то система (4) має єдиний розв'язок, тому що її визначник відмінний від нуля (визначник Вандермонда). Звідси випливає, що серед усіх многочленів вигляду (4) існує єдиний многочлен Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru такий, що задовольняє умови (5).

Спосіб побудови інтерполяційного многочлена, за яким коефіцієнти Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru визначаються безпосереднім розв’язанням системи (5), зветься способом невизначених коефіцієнтів, а зображення інтерполяційного многочлена у формі (4) – степеневим зображенням.

Оптимальна схема обчислення форми (4) – схема Горнера :

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , (6)

яка потребує Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru операцій множення і Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru операцій додавання.

Інтерполяційний многочлен Лагранжа

Так називають наступну форму запису інтерполяційного многочлена:

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru . (7)

Інтерполяційний многочлен Лагранжа зображають також у вигляді

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru ,

де

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru .

Многочлени

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , (8)

називають множниками Лагранжа. Очевидно,

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru

Обчислення можна організувати економічно, якщо записати (7) у вигляді [8]

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , (9)

де

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru . (10)

Залишковий член інтерполяційної формули

Припускаючи вузли інтерполяції відмінними один від другого, а функцію Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru такою, що має неперервну похідну порядку Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru на проміжку Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , де розміщені вузли інтерполяції, можна записати залишковий член інтерполяційної формули

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru

на цьому проміжку у вигляді

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , (11)

де

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru .

Тоді

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , (12)

де

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru .

Розглянемо фрагмент таблиці функції Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru 1,4 1,5 1,7 1,8
Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru 2,38545 2,49749 2,69166 2,77385

Запишемо многочлен Лагранжа, використовуючи всю наявну інформацію, тобто покладаючи Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , у вигляді

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru .

Обчислимо значення Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru в точці Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , оцінивши спочатку Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru відповідно до формули (12).

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru ,

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru ; Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru .

Отже

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru .

Скористаємось формою запису інтерполяційного многочлена (9). Усі обчислення розташуємо в таблиці 1.

Таблиця 1

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru
0,2 – 0,1 – 0,3 – 0,4 – 0,012 2,38545 – 993,938
0,1 0,1 – 0,2 – 0,3 0,006 2,49749 4162,48
– 0,1 0,3 0,2 – 0,1 – 0,006 2,69166 4486,10
– 0,2 0,4 0,3 0,1 0,012 2,77385 – 1155,77

Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru , Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru .

Для порівняння наведемо значення функції Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru для Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru з п’ятьма точними десятковими знаками: Залишковий член інтерполяційної формули - student2.ru .

Очевидно, похибка не перевищує 10-4.

Розділ 2

Наши рекомендации