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[[File:Hermite's interpolation.png|thumb|sin(x)+cos(x)的埃尔米特插值]] 不少实际的[[插值]]问题不但要求在节点上的函数值相等,而且还要求对应的导数值也相等,甚至要求高阶导数也相等,满足这种要求的插值多项式就是'''埃尔米特插值多项式'''。 ==概述== '''埃尔米特插值'''是另一类插值问题,这类插值在给定的节点处,不但要求[[插值多项式]]的函数值与原函数值相同。同时还要求在节点处,插值多项式的一阶直至指定阶的导数值,也与被插函数的相应阶导数值相等,这样的插值称为'''埃尔米特(Hermite)插值'''。 Hermite插值在不同的节点,提出的插值条件个数可以不同,若在某节点<math>x_i</math>,要求插值函数多项式的函数值,一阶导数值,直至<math>m_i-1</math>阶导数值均与被插函数的函数值相同及相应的导数值相等。我们称<math>x_i</math>为<math>m_i</math>重插值点节,因此,Hermite插值应给出两组数,一组为插值点<math>\{x_i\}^n_{i=0}</math>节点,另一组为相应的重数标号<math>\{m_i\}^n_{i=0}</math>。 <br /> 若<math>\sum_{i=0}^n m_i = N+1 </math>,这就说明了给出的插值条件有<math>N+1</math>个,为了保证插值多项式的存在唯一性,这时的Hermite插值多项式应在<math>P_{N+1}</math>上求得,于是可作如下定义。 ==定义== <math>f</math>为 <math>[a, b]</math> 上充分光滑函数,对给定的插值定节<math>\{x_i\}^n_{i=0}</math>,及相应的重数标号<math>\{m_i\}^n_{i=0}</math>,<math>\sum_{i=0}^n m_i = N+1 </math>时,若有<math>H(x) \in P_{n}</math>满足 ::::::::<math>H^l(x_i) = f(x_i) \mbox{ , } l=0,1,\ldots,m_{i-1};i=0,1,\ldots,n.</math> <br /> 则称<math>H(x)</math> 为<math>f(x)</math>关于节点<math>\{x_i\}^n_{i=0}</math>及重数标号<math>\{m_i\}^n_{i=0}</math>的Hermite插值多项式。 ==二重Hermite插值多项式== 常用的Hermite插值为m<sub>i</sub>=2 的情况,即给定的插值节点{x<sub>i</sub>}<sup>n</sup><sub>i=0</sub> 均为二重节点,更具体些,<math>f(x) \in C^2([a,b])</math>,及插值节点{x<sub>i</sub>}<sup>n</sup><sub>i=0</sub>,若有<math>H_{2n+1}(x) \in P_{2n+1}</math> 满足 ::::::::<math>H_{2n+1}(x_i)=f(x_i)</math> <math>H^'_{2n+1}(x_i) = f^'(x_i) \mbox{ , } i=0,1,\ldots,n</math>,就称''H''<sub>''2n'' + 1</sub>(x)为''f''(''x'') 关于节点{x<sub>i</sub>}<sup>n</sup><sub>i=0</sub> 的二重Hermite插值多项式。 ==唯一性定理== ''f''(''x'')关于节点{x<sub>i</sub>}<sup>n</sup><sub>i=0</sub>的[[二重Hermite插值多项式]]存在且唯一。 ==误差定理== 若<math>f \in C^{2n+2}([a,b])</math>,则为''f''(''x'')关于<math>[a, b]</math>上节点{x<sub>i</sub>}<sup>n</sup><sub>i=0</sub>的[[二重Hermite插值多项式]]误差为 ::::<math>R_{2n+1}(x) =f(x)- H_{2n+1}(x)= \frac{f^{(2n+2)}(\xi)}{(2n+2)!} \ w^2_n(x) </math> 这里 :min{x0,x1,...,xn,x}≤ξ=ξ(x)≤max{x0,x1,...,xn,x} ==参考文献== *韩丹夫,吴庆标.数值计算方法.浙江:浙江大学出版社,2006.6. * Michelle Schatzman (2002). ''Numerical Analysis: A Mathematical Introduction,'' Chapter 4. Clarendon Press, Oxford. ISBN 0-19-850279-6. * Endre Süli and David Mayers (2003). ''An Introduction to Numerical Analysis,'' Chapter 6. Cambridge University Press. ISBN 0-521-00794-1. [[Category:插值论]] [[Category:有限差分]] [[Category:阶乘与二项式主题]]
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