牛頓插值表達式如何記住



從上圖可以看出,隨著點數的增加,拉格朗日插值中的Li(x)在計算機程序中需要重新計算。


為了解決這個矛盾,提出了牛頓插值法,還是先考慮兩個點:


上述過程顯而易見,再考慮三個點


上述過程也不存在困難,而那些待定系數就是所謂的n階差商:

這個一階差商很好理解,其實就相當于兩個點之間求導數。

對于上面的二階差商,考慮下面圖形:

在圖1中取三個點,先求出第1,3兩個點之間的差商(一個數),然后求出求出第1,2兩個點之間的差商(另一個數),再把求出的這兩個數連起來,求出它們的導數(分母是第3個點減去第2個點,也就是最后兩個點的距離)。
同樣,如果是三階差商,那就先把(1,2,4)和(1,2,3)這兩組數的二階差商求出來,然后把求出來的這兩個數連起來,再求它們的導數,分母同樣是最后兩個點之差。以此類推。由此得出n階差商表達式:

下面推導所求目標函數的表達式:

通項為:

通項中有幾個注意的地方:
1:方程右邊每一項的差商部分,除最后一項的差商之外,都不包含未知數x,也就是說,除最后一項的差商之外的其它差商,都是可以求出來的。
2:方程右邊的每一個乘積項都包含x。
3:方程右邊的n階差商對應n個乘積項。
再把圖2的通項和泰勒級數比較:

會發(fā)現兩者形式上很像,事實上:
如果 f(x) 在 [a,b] 上存在 n 階導數,且 xi∈[a,b],i = 0, 1, ..., n ,則

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