抛物线插值法

更新时间:2023-05-01 19:01

抛物线插值法(parabolic interpolation method)亦称二次插值法,是一种多项式插值法,逐次以拟合的二次曲线的极小点,逼近原寻求函数极小点的一种方法。具体做法是:设f(t)在t1

基本介绍

多项式是逼近函数的一种常用的工具,在寻求函数极小点的区间上,可以利用在若干点处的目标函数值来构造一个多项式,作为目标函数的近似表达式,并用这个多项式的极小点作为原目标函数极小点的近似,重复应用这一方法进行迭代计算,直到得出满意的结果为止,这种方法称为插值法。常用的插值法有线性插值(切线法)、三次插值法、二次插值法,前两种方法均要进行导数计算,下面介绍比较简单常用的二次插值法又称抛物线插值法。

方法步骤

设目标函数是连续的,三点满足

构造抛物线

使

只要不为同一值,则就是一确定的抛物线,其中系数可由条件(2)定出,若记,则式(2)变成

设抛物线的极小点为,则应满足,即

因此

利用克莱姆法则解方程组(3)并代入上式可得

由于三点函数值满足“两头高,中间低”,故由此决守的抛物线,其极小点自然落在区间之内,这在几何上是明显的。

一般说来,仅通过一次工作,用抛物线代替求极小点,误差可能较大。我们把作为搜索区间的一个内点,通过比较与的大小,必可在中去掉或,使余下的三点构成一个新的搜索区间,且满足函数值“两头高,中间低”的要求,再以这三个点为出发点,重复上述步骤,又可得到一个新的极小点的近似值。如此反复进行,直到求得的极小点与已知三个点的中间一点满足,即可终止迭代,为预先给定的正数。

还应注意的是,在每一次迭代中比较以确定下一次搜索区间时,抛物线极小点可能落在之左,也可能落在之右。

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