L a g r a n g e 插 值 法 : Lagrange插值法: Lagrange插值法: 给 定 一 组 点 ( x 1 , y 1 ) , ( x 2 , y 2 ) . . . ( x n , y n ) 给定一组点 (x_{1},y_{1}),(x_{2},y_{2})...(x_{n},y_{n}) 给定一组点(x1,y1),(x2,y2)...(xn,yn) n 次 拉 格 朗 日 插 值 基 函 数 P i ( x ) = ∏ j = 1 , j ≠ i n x − x j x i − x j n次拉格朗日插值基函数 \ \ P_{i}(x)=\prod_{j=1,j\neq i}^{n}\frac{x-x_{j}}{x_{i}-x{j}} n次拉格朗日插值基函数 Pi(x)=j=1,j=i∏nxi−xjx−xj 拉 格 朗 日 插 值 多 项 式 L n ( x ) = ∑ i = 1 n y i P i 拉格朗日插值多项式\ \ L_{n}(x)=\sum_{i=1}^{n}y_{i}P_{i} 拉格朗日插值多项式 Ln(x)=i=1∑nyiPi
举个例子:假如我们只有三个点, 那么
L 2 ( x ) = ( x − x 1 ) ( x − x 2 ) ( x 0 − x 1 ) ( x 0 − x 2 ) y 0 + ( x − x 0 ) ( x − x 2 ) ( x 1 − x 0 ) ( x 1 − x 2 ) y 1 + ( x − x 0 ) ( x − x 1 ) ( x 2 − x 0 ) ( x 2 − x 1 ) y 2 L_{2}(x)=\frac{(x-x_{1})(x-x_{2})}{(x_{0}-x_{1})(x_{0}-x_{2})}y_{0}+\frac{(x-x_{0})(x-x_{2})}{(x_{1}-x_{0})(x_{1}-x_{2})}y_{1}+\frac{(x-x_{0})(x-x_{1})}{(x_{2}-x_{0})(x_{2}-x_{1})}y_{2} L2(x)=(x0−x1)(x0−x2)(x−x1)(x−x2)y0+(x1−x0)(x1−x2)(x−x0)(x−x2)y1+(x2−x0)(x2−x1)(x−x0)(x−x1)y2
python 实现
方法一:
from scipy.interpolate import lagrange
x = [1,3,5]
y = [2,10,1]
print(lagrange(x, y)) #拟合曲线
print(lagrange(x, y)(10)) #估值
结果:
2
-2.125 x + 12.5 x - 8.375
-95.875
方法二:
x = [1, 3, 5]
y = [2, 10, 1]
def lagrange_Interpolation(x1):
P = []
L_n = 0
for i in range(len(x)):
numerator=1 #分子初始化
denominator=1 #分母初始化
for j in range(len(x)):
if j!=i:
numerator*=(x1-x[j])
denominator*=(x[i]-x[j])
P.append(numerator/denominator)
for i in range(len(y)):
L_n+=y[i]*P[i]
return round(L_n,3) #保留3位小数
print(lagrange_Interpolation(10))
结果:
-95.875
看拟合曲线图像:
import numpy
import matplotlib
from matplotlib import pyplot
x2=numpy.linspace(-10,10,20,endpoint=False) #从-10到10 20个点去拟合曲线
print(x2)
y2=[]
for i in range(len(x2)):
y2.append(lagrange_Interpolation(x2[i]))
print(y2)
pyplot.plot(x2,y2)
pyplot.scatter(x,y, marker=".")
pyplot.show()