数值分析06-平方逼近.ppt

上传人:牧羊曲112 文档编号:6576722 上传时间:2023-11-14 格式:PPT 页数:28 大小:378.50KB
返回 下载 相关 举报
数值分析06-平方逼近.ppt_第1页
第1页 / 共28页
数值分析06-平方逼近.ppt_第2页
第2页 / 共28页
数值分析06-平方逼近.ppt_第3页
第3页 / 共28页
数值分析06-平方逼近.ppt_第4页
第4页 / 共28页
数值分析06-平方逼近.ppt_第5页
第5页 / 共28页
点击查看更多>>
资源描述

《数值分析06-平方逼近.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数值分析06-平方逼近.ppt(28页珍藏版)》请在三一办公上搜索。

1、阜师院数科院第六章 函数逼近,6-1,第六章,函数逼近(最佳平方逼近),阜师院数科院第六章 函数逼近,6-2,第六章目录,1 最小二乘法原理和多项式拟合2 一般最小二乘拟合 2.1线性最小二乘法的一般形式 2.2非线性最小二乘拟合3 正交多项式曲线拟合 3.1离散正交多项式 3.2用离散正交多项式作曲线拟合4 函数的最佳平方逼近5 最佳一致逼近,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-3,4 函数的最佳平方逼近,前面对离散数据,我们利用最小二乘法求拟合函数(多项式),本节对一些连续函数,当其表达式较复杂不易于计算和研究时,我们利用最小二乘法,求这些连续函数的近似函数(较简单的函数),称为函数f(x)

2、在a,b 上的最佳平方逼函数(x)。,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-4,4.1 基本方法,设f(x)在a,b上连续,i(x)(i=0,1,2,m)在a,b 上线性无关,H=Span0,1,m为k(x)的集合,求(x)使:,定义6.2,连续情况下的内积定义为:(x)为权函数),阜师院数科院第六章 函数逼近,6-5,基本方法(续),要求出满足(6-10)的(x),与离散情况完全类似,即要求k(x)满足正规方程组(6-5),当k(x)线性无关可求出唯一解 是H中关于权函数(x)的唯一的最佳平方逼近多项式。,若k(x)=xk(k=0,1,2,m),此时H为k(x)所有线性组合生成的多项式集合,则(

3、x)称为关于(x)的m次最佳平方逼近多项式或最小二乘逼近多项式。关于权函数(x)一般应给定,若没有特别标明则(x)1。,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-6,最佳平方逼近多项式举例,例7,求f(x)=cosx在0,1 上的一次最佳平方逼近多项式,问题:如何求二次、三次最佳平方逼近多项式,可:(1)如上,H=1,x,x2即取2(x)=x2,(2)或如后面例,按三项推式构造正交多项式,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-7,4.2 利用正交多项式求最佳平方逼近多项式,从上节知道 利用正交函数系可以简化最小二乘法的求解,并提高解的精度,而正交多项式系,由于其计算简便,是函数逼近的重要工具,后面一致逼近

4、,积分也要用到正交多项式。定义6.3 如果函数系0(x),1(x),m(x),满足:,则称此函数为区间a,b上关于权函数(x)的正交函数系。特别地,若Ak=1(k=0,1,2,),则称其为标准正交函数系,当k(x)为多项式时,称为正交多项式。,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-8,正交多项式举例,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-9,正交函数系性质,正交函数系具有以下性质:,定理6.3,定理6.4,设k(x)(k=0,1,2,)是最高次项系数不为零的k次多项式,则k(x)是a,b上关于权函数(x)的正交多项式系的充要条件是对任意至多k1次的多项式Qk1(x),均有:,区间a,b上关于权函数(x

5、)的正交函数系0,1,n是线性无关的。,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-10,定理6.4的证明,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-11,定理6.5,证明类似于定理6.2,略。,构造正交多项式的一般方法由以下定理给出:,定理6.5,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-12,几种常用的正交多项式,下面介绍几种常用的正交多项式:,(一)勒让德(Legendre)多项式,Legendre多项式的一般表示式为:,具体表达式为:,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-13,Legendre多项式性质,(1)Pk(x)是区间1,1 上关于权函数(x)1的正交函数系,且,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-14,L

6、egendre多项式性质(续1),通过变量变换由Legendre多项式可以得到在任意区间a,b 上关于权函数(x)1的正交多项式系。,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-15,Legendre多项式性质(续2),(2)Legendre多项式满足递推公式:,例如:,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-16,(二)第一类切比雪夫(Chebyshev)多项式,第一类Chebyshev多项式的一般表示式为:,令x=cos,当x在1,1上变化时,对应的在0,上变化,(6-12)可改写成:,具体表达式为:,由上式容易看出,Tn(x)是首项系数为2n-1的n次多项式。,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-17,第

7、一类Chebyshev多项式性质,第一类Chebyshev多项式有以下性质:,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-18,第一类Chebyshev多项式性质(续),性质(3),(4)由余弦函数性质即得。,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-19,(三)拉盖尔(Laguerre)多项式,Laguerre多项式定义为:,其具体表达式为:,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-20,Laguerre多项式性质,Laguerre多项式有以下性质:,(1)Ln(x)是区间0,+)上关于权函数(x)=ex的正交多项 式系,且:,(2)Laguerre多项式满足递推公式:,由定理6.5可以逐步构造在区间a,b 上关于

8、权函数(x)的正交多项式系n(x)进而求出满足式(6-8)的最佳平方逼近多项式:,也可直接利用已知的正交多项式作出满足式(6-8)的最佳平方逼近多项式:,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-21,最佳平方逼近多项式举例,例8,利用正交多项式求y=tg1x在区间0,1 上的 最佳平方逼近一次式。,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-22,例8(续),阜师院数科院第六章 函数逼近,6-23,Laguerre多项式举例(例9),例9,求f(x)=Sin x在0,1 上的二次最佳平方逼近多项式,解:用构造正交多项式的方法,(x)=1.,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-24,Laguerre多项式举例(例

9、10),例10,求f(x)=ex 在1,1上的三次最佳平方逼近多项式,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-25,Laguerre多项式举例(例10续),若区间不一样,如求f(x)=ex 在0,1 上的二次最佳平方逼近则需要变换区间,将1,1上的Pn(x)变换为0,1 区间上的正交多项式:,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-26,第六章,结 束,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-27,上机练习题:不同拟合模型的比较,已知观测数据如下表所示,按下述方案求最小二乘拟合函数,并求出偏差平方和Q,比较拟合曲线的优劣。,方案I 拟合函数取为如下形式的三次多项式:,方案II 用离散正交多项式求三次拟合多项式,方案III 用离散正交多项式求四次拟合多项式,方案IV 拟合函数取为如下形式的函数:,阜师院数科院第六章 函数逼近,6-28,观测数据表,

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索
资源标签

当前位置:首页 > 生活休闲 > 在线阅读


备案号:宁ICP备20000045号-2

经营许可证:宁B2-20210002

宁公网安备 64010402000987号