尝试推导牛顿插值法的差商表是如何构建的
无意中看到一本游戏数值的书,里面讲到牛顿插值,还简单讲了一下它的思想与推导。这引起了我的兴趣,于是也在北航的《工程数值分析引论》里找到类似的内容。但这部分都是作为小引的存在,“假装”推导一下,然后就直接“类似地”,跳到如何构建差商表上。今天就想推导一下,到底是如何得出差商形式的插值公式的。
推导
假设插值函数用表示。
当只有一个节点 时,没什么好说的:
,即函数的值都为
.
如果我们想增加一个节点,而还能利用上一个表达式时,很自然会想到:令
因为当 时,已经满足
了,所以令后面的项为零,写成
的形式。
上式需满足 ,故代入
:
于是

是一个直线公式。
那如果再加一个节点呢?类似地令
满足 ,即
是一个差商形式。
也可化成:
这就是我们常用的形式。
我也想,不一样可以是函数吗?画成图大概这样:

与
一起使式子等于
。但其实
的任务只是满足一个点,
是常数也可以。
至此,教材的小引结束,后面就是讲差商表了。但我就是不能理解“类似地”,之后的n阶也一定是这样吗?我再推一下。
比较
列式的时候已发现, 的最末一项的因子
相乘,肯定会比前面的项多一个因子
,这个将来就是作
的分母。而前面的项每除以一个因子(按顺序),就会变出一个差商,这很美妙。
但这个差商形式与我们通常的形式不大一样,因为我不会推通常形式[捂脸]。如果差商通常形式的构建过程画成图是这样:


而我推的形式是:


每一个必用到前面一列的第一个来构建,私以为还要稍稍好记(通用形式的分母易写错)。
我相信这2种形式是等价的,但我数学太差不会推,还望大佬指点。