- 龙格现象与高次多项式插值 - 插值多项式的误差分析 - 误差公式回顾 - Rx = fn+1(ξ)/(n+1)! * ωn+1(x) - 误差与节点个数和高阶导数相关 - 误差趋于0的条件 - 高阶导数一致有界 - n+1的阶乘增长速度快于区间长度的幂次 - 龙格现象的定义与特性 - 典型例子:f(x) = 1/(1+25x²) - 函数变化平缓但高阶导数增长迅速 - 均匀节点插值导致误差增大 - 现象表现 - 差值多项式与原函数间误差显著 - 最大误差随节点增加而增大 - 龙格现象的原因分析 - 高阶导数快速增长 - 等距分布是关键原因 - 节点组选择的影响 - 随机节点测试结果不稳定 - 切比雪夫节点减少误差 - 高次多项式插值的缺点 - 计算复杂 - 非一致收敛性 - 振荡性明显 - 替代方法与改进 - 切比雪夫节点上的高次插值 - 优势:减少龙格现象,提高精度 - 劣势:精度有限,振荡性和计算复杂性仍存在 - 分段多项式插值 - 优点 - 低阶多项式拟合大量数据 - 消除震荡性和不收敛现象 - 计算相对简单 - 数值实验结果 - 分段线性插值效果良好 - 样条函数插值精度极高 - 总结与结论 - 等距节点高次插值易引发龙格现象 - 分段插值在均匀节点上表现优异 - 下一节课内容预告:分段插值的具体实现