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三次样条插值 cubic spline interpolation

时间:2019-09-03 20:12:04      阅读:78      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

 

什么是三次样条插值

  插值(interpolation)是在已知部分数据节点(knots)的情况下,求解经过这些已知点的曲线,

然后根据得到的曲线进行未知位置点函数值预测的方法(未知点在上述已知点自变量范围内)。

  样条(spline)是软尺(elastic ruler)的术语说法,在技术制图中,使用软尺连接两个相邻数据点,

以达到连接曲线光滑的效果。

  样条插值是一种分段多项式(piecewise polynomial)插值法。数学上,曲线光滑需要在曲线上处处一阶导连续,

因此,在节点处需要满足一阶导数相等。另外,为了使得曲线的曲率最小,要求曲线二阶导连续【1】

在节点处需要二阶导相等。

  三次及以上多项式可以满足节点处光滑和曲率最小要求,但是次数高的曲线容易震荡,因此,就选用三次多项式即可。

 

数学表述

  假设有n个已知节点:

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  函数关系记为: 技术分享图片

  在区间 技术分享图片 中插值多项式曲线: 

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  插值满足条件:

  (1)曲线经过节点:

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  (2)曲线一阶导连续(光滑):

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  (3)曲线二阶导连续(曲率最小):

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  边界条件:对两端节点的约束。

  (1)自然(natural (or free))边界条件

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  (2)固定(clamped)边界条件

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  (3)not-a-knot 

    

References:

[1] Wikipedia: spline interpolation

 

三次样条插值 cubic spline interpolation

原文:https://www.cnblogs.com/tlz888/p/11454772.html

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