三次插值法

更新时间:2023-10-13 14:54

三次插值法(cubic interpolation method)是一种多项式插值法,逐次以三次曲线φ(t)=a0+a1t+a2t2+a3t3的极小点逼近寻求函数f(t)的极小点的一种方法.具体做法是:设t1抛物线插值法”)有更快的收敛速度,但其每一轮迭代的计算量则比二次插值法要大。

基本介绍

三次插值法是在1959年由Davidon首先提出来的,它是用三次插值多项式 逼近 ,而求 的近似最小点的一种迭代算法。

二次多项式逼近法也称抛物线法,它的原理是利用三个函数值来构造一个二次多项式逼近原来的函数。当函数的导数不难求得时,可以利用两个点处的函数与导数来构造三次多项式逼近原来的函数。

为了保证极小点在给定区间的内部,要求函数在a点的右边下降,而在b点的右边上升。如果用a、 b两点的导数表示,即

其几何意义如图1所示。

·

相关分析

设三次多项式的一般形式为

其中 是四个待定系数,它可由a、b两点的函数值及其一阶导数列出四个方程式,则可求得四个系数值。因为

若步长从a点计算起,即 ,由此可得:

又若 ,得

联立解(3)~(6)式得出:

现要求在内的极小点作为原目标函数F(x)的极小点的一个近似,为此要求出方程:

在内的根,并根据极小点的充分条件,在此根处应有二阶导数大于零,即

式(11)的两个根

将式(13)代入式(12),得

因为是求极小值,故根前应取正号,变换(13)式为:

当时,,是二次插值的情况;如,则是三次插值。

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