Главная » Просмотр файлов » Conte, de Boor - Elementary Numerical Analysis. An Algorithmic Approach

Conte, de Boor - Elementary Numerical Analysis. An Algorithmic Approach (523140), страница 12

Файл №523140 Conte, de Boor - Elementary Numerical Analysis. An Algorithmic Approach (Conte, de Boor - Elementary Numerical Analysis. An Algorithmic Approach) 12 страницаConte, de Boor - Elementary Numerical Analysis. An Algorithmic Approach (523140) страница 122013-09-15СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

. . , and assume that you know the numbersfor a certain polynomial pn(x) of degree < n. Show how toget from this information the values pn(xn+1), pn(xn+2), . . . , using just n additions per value.[Hint: By Exercise 2.6-5does not depend on i, while for allby definition of the forward difference.] This method is useful for graphingpolynomials. What is its connection with Algorithm 2.1?2.6-7 Make what simplifications you can in the Lagrange form of the interpolating polynomial when the data points are equally spaced.2.6-8 Derive the Newton backward-difference formulafor use near the right end of a table. It uses the differences along the diagonal markedFig. 2.4.in*2.7 THE DIVIDED DIFFERENCE AS A FUNCTION OF ITSARGUMENTS AND OSCULATORY INTERPOLATIONWe have so far dealt with divided differences only in their role ascoefficients in the Newton form for the interpolating polynomial, i.e., asconstants to be calculated from the given numbers f(xi ), i = 0, .

. . , n. Butthe appearance of the function gn(x) = f [x0, x1, . . . , xn, x] in the errorterm (2.18) for polynomial interpolation makes it necessary to understandhow the divided difference f[x0 , . . . , xk] behaves as one or all of thepoints x0, . . . , xk vary.We begin by extending the definition of the kth divided differencef[x0, . . . , xk] to all choices of x0, . .

. , xk; i.e., we drop the requirementthat the points x0, . . . , xk be pair-wise distinct. Since, to recall, the k t hdivided difference f[x0, . . . , xk] off at the points x0, . . . , xk is defined asthe leading coefficient (i.e., the coefficient of xk) in the polynomial pk(x)of degree < k which agrees with f(x) at the k + 1 points x0, . . . , xk, wemust then explain what we mean by the phrase “pk(x) agrees with f(x) atthe points x0, . . .

, xk,” in case some of these points coincide.Here is our definition of that phrase. We say that the two functions f(x)and g(x) agree at the points x0, . . . , xk in casefor every point z which occurs m times in the sequence x0, . . . , xk. Ineffect, f(x) and g(x) agree at the points x0, . . . , xk if their difference hasthe zeros x0, . .

. , xk, counting multiplicity (see Sec. 2.1).*2.7CONTINUITY OF DIVIDED DIFFERENCES AND OSCULATORY INTERPOLATION63Example f(x) and g(x) agree at the points 2, 1, 2, 4, 2, 5, 4 in caseThe Taylor polynomial(2.31)agrees with f(x) at the point c n + 1 times, according to this definition.Forand thereforeOne speaks of osculatory interpolation whenever the interpolating polynomial has higher than first-order contact with f(x) at an interpolationpoint (osculum is the Latin word for “kiss”).It does make good sense to talk about the polynomial of degree < kwhich agrees with a given function f(x) at k + 1 points since, by thecorollary to Lemma 2.2 (in Sec. 2.1), two polynomials of degree < k whichagree at k + 1 points (distinct or not, but counting multiplicity) must beidentical.

If this interpolating polynomial p k(x) of degree < k to f(x) atx0 , . . . , xk exists, then its leading coefficient is, by definition, the kthdivided difference f[x0, . . . , xk], henceis a polynomial of degree < k - 1. Since (x - x0) · · · (x - xk-1) agreeswith the zero function at x0 , . .

. , xk-1, it follows that p(x) agrees atx0, . . . , xk-1 with pk(x), hence with f(x), i.e., p(x) must be the polynomialof degree < k - 1 which agrees with f(x) at x0, . . . , xk-1. Induction on ntherefore establishes the Newton formula(2.32)for the polynomial of degree < n which agrees with f(x) at x0, . . . , xn.This formula is, of course, indistinguishable from the formula (2.10), whichis the whole point of this section.Finally, we should like to make certain that, for every choice ofinterpolation points x0, .

. . , xk and function f(x), there exists a polynomialof degree < k which agrees with the function f(x) at these points. This wecannot guarantee, for f(x) may not have as many derivatives as we arerequired to match by the coincidences among the xi ’s. But, if f(x) hasenough derivatives, then we can prove the existence of the interpolatingpolynomial pk(x) by induction on k and gain a useful formula [essentially(2.12) again] for the divided difference in the bargain.64INTERPOLATION BY POLYNOMIALSTheorem 2.4 If f(x) has m continuous derivatives and no point occursin the sequence x0, .

. . , xn more than m + 1 times, then there existsexactly one polynomial pn(x) of degree < n which agrees with f(x) atx0, . . . , xn.For the proof of existence, we may as well assume that the sequence ofinterpolation points is nondecreasing,For n = 0, there is nothing to prove. Assume the statement correct forn = k - 1 and consider it for n = k.

There are two cases.Case x0 = xk. Then x0 = . . . = xk and we must have m > k, byassumption; i.e., f(x) has at least k continuous derivatives. Then the Taylorpolynomialfor f(x) around the center c = x0 does the job, as alreadyremarked earlier; see (2.31). Note that its leading coefficient is the numberf(k)(x0)/k!, thus(2.33)Case x 0 < x k .

Then, by induction hypothesis, we can find a polynomial Pk-1(x) of degree < k - 1 which agrees with f(x) at x0, . . . , xk-1,and a polynomial q k-1 (x) of degree < k - 1 which agrees with f(x) atx1, . . . , xk. The polynomial(2.34)is then of degree < k, and we claim that it is the required polynomial; i.e.,pk(x) agrees with f(x) at x0, . . . , xk.

We have(2.35)Suppose z = xi = . . . = xi+r. If z = x0, thenfor j = 0,..., r - 1 and also(2.35),The argument for the case z = xk is analogous. Finally, ifand so, from (2.35),This proves the statement for n = k.then*2.7CONTINUITY OF DIVIDED DIFFERENCES AND OSCULATORY INTERPOLATION65On comparing leading coefficients on both sides of (2.34), we get againthe formula (2.12), i.e.,(2.36)Having extended the definition of f[x0, . . . , xk] to arbitrary choices ofx0, . . . , xk, we now consider how f[xo, . . . , xk] depends on these pointsx0, . . . , xk. These considerations will make clear that the extended definition was motivated by continuity considerations.We begin with the observation that f[x0 , .

. . , xk] is a symmetricfunction of its arguments; that is, f[x0 , . . . , xk] depends only on thenumbers x0, . . . , x k and not on the order in which they appear in theargument list. This is obvious since the entire interpolating polynomialpk(x) does not depend on the order in which we write down the interpolation points. This implies that we may assume without loss that thearguments x0, .

. . , xk of f[x0, . . . , xk] are in increasing order whenever itis convenient to do so.Next we show that f[x0, . . . , x k ] is a continuous function of itsarguments.Theorem 2.5 Assume that f(x) is n times continuously differentiableon [a, b], and let y0, . . . , yn, be points in [a, b], distinct or not. ThenThe proof is by induction on n. For n = 0, all assertions are triviallytrue. Assume the statements correct for n = k - 1, and consider n = k.We first prove (ii) in case not all n + 1 points y0, . .

. , yn, are the same.Then, assuming without loss that y0 < . . . < yn , we have y0 < yn andthereforefor all large r, and so, by (2.36),The last equality is by induction hypothesis. But this last expression equalsf[y0, . . . , yn], by (2.36), which proves (ii) for this case.66INTERPOLATION BY POLYNOMIALSNext, we prove (i). If y0 = y1 = · · · = yn, then (i) is just a restatement of (2.33). Otherwise, we may assume thatand then y0 < yn . But then we may find, for allin[a, b] so that.

By Theorem 2.2, we can findthenso thatBut then, by (ii) just proved for this case,for someby the continuity of f (n) (x),which proves (i).Finally, to prove (ii) in the case that y0 = y1 = · · · = yn, we now use(i) to conclude the existence ofso thatfor all r. But then, since y0 = · · · = ynall i, we haveandand so, with (2.36) and thecontinuity of f (n) (x) ,This proves both (i) and (ii) for n = k and for all choices of y0, . . . , ynin [a, b].We conclude this section with some interesting consequences of Theorem 2.5. It follows at once that the functionwhich appears in the error term for polynomial interpolation is defined forall x and is a continuous function of x if f(x) is sufficiently smooth. Thus itfollows that(2.37)for all x, and not only for[see (2.16)], and also for allx0, . .

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
5,21 Mb
Тип материала
Учебное заведение
Неизвестно

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6353
Авторов
на СтудИзбе
311
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее