تاريخ الرياضيات
الاعداد و نظريتها
تاريخ التحليل
تار يخ الجبر
الهندسة و التبلوجي
الرياضيات في الحضارات المختلفة
العربية
اليونانية
البابلية
الصينية
المايا
المصرية
الهندية
الرياضيات المتقطعة
المنطق
اسس الرياضيات
فلسفة الرياضيات
مواضيع عامة في المنطق
الجبر
الجبر الخطي
الجبر المجرد
الجبر البولياني
مواضيع عامة في الجبر
الضبابية
نظرية المجموعات
نظرية الزمر
نظرية الحلقات والحقول
نظرية الاعداد
نظرية الفئات
حساب المتجهات
المتتاليات-المتسلسلات
المصفوفات و نظريتها
المثلثات
الهندسة
الهندسة المستوية
الهندسة غير المستوية
مواضيع عامة في الهندسة
التفاضل و التكامل
المعادلات التفاضلية و التكاملية
معادلات تفاضلية
معادلات تكاملية
مواضيع عامة في المعادلات
التحليل
التحليل العددي
التحليل العقدي
التحليل الدالي
مواضيع عامة في التحليل
التحليل الحقيقي
التبلوجيا
نظرية الالعاب
الاحتمالات و الاحصاء
نظرية التحكم
بحوث العمليات
نظرية الكم
الشفرات
الرياضيات التطبيقية
نظريات ومبرهنات
علماء الرياضيات
500AD
500-1499
1000to1499
1500to1599
1600to1649
1650to1699
1700to1749
1750to1779
1780to1799
1800to1819
1820to1829
1830to1839
1840to1849
1850to1859
1860to1864
1865to1869
1870to1874
1875to1879
1880to1884
1885to1889
1890to1894
1895to1899
1900to1904
1905to1909
1910to1914
1915to1919
1920to1924
1925to1929
1930to1939
1940to the present
علماء الرياضيات
الرياضيات في العلوم الاخرى
بحوث و اطاريح جامعية
هل تعلم
طرائق التدريس
الرياضيات العامة
نظرية البيان
Lagrange Interpolating Polynomial
المؤلف: Abramowitz, M. and Stegun, I. A.
المصدر: Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover
الجزء والصفحة: ...
19-11-2021
2539
The Lagrange interpolating polynomial is the polynomial of degree that passes through the points , , ..., , and is given by
(1) |
where
(2) |
Written explicitly,
(3) |
The formula was first published by Waring (1779), rediscovered by Euler in 1783, and published by Lagrange in 1795 (Jeffreys and Jeffreys 1988).
Lagrange interpolating polynomials are implemented in the Wolfram Language as InterpolatingPolynomial[data, var]. They are used, for example, in the construction of Newton-Cotes formulas.
When constructing interpolating polynomials, there is a tradeoff between having a better fit and having a smooth well-behaved fitting function. The more data points that are used in the interpolation, the higher the degree of the resulting polynomial, and therefore the greater oscillation it will exhibit between the data points. Therefore, a high-degree interpolation may be a poor predictor of the function between points, although the accuracy at the data points will be "perfect."
For points,
(4) |
|||
(5) |
Note that the function passes through the points , as can be seen for the case ,
(6) |
|||
(7) |
|||
(8) |
Generalizing to arbitrary ,
(9) |
The Lagrange interpolating polynomials can also be written using what Szegö (1975) called Lagrange's fundamental interpolating polynomials. Let
(10) |
|||
(11) |
|||
(12) |
|||
(13) |
so that is an th degree polynomial with zeros at , ..., . Then define the fundamental polynomials by
(14) |
which satisfy
(15) |
where is the Kronecker delta. Now let , ..., , then the expansion
(16) |
gives the unique Lagrange interpolating polynomial assuming the values at . More generally, let be an arbitrary distribution on the interval , the associated orthogonal polynomials, and , ..., the fundamental polynomials corresponding to the set of zeros of a polynomial . Then
(17) |
for , 2, ..., , where are Christoffel numbers.
Lagrange interpolating polynomials give no error estimate. A more conceptually straightforward method for calculating them is Neville's algorithm.
REFERENCES:
Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 878-879 and 883, 1972.
Beyer, W. H. (Ed.). CRC Standard Mathematical Tables, 28th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, p. 439, 1987.
Jeffreys, H. and Jeffreys, B. S. "Lagrange's Interpolation Formula." §9.011 in Methods of Mathematical Physics, 3rd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 260, 1988.
Pearson, K. Tracts for Computers 2, 1920.
Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; and Vetterling, W. T. "Polynomial Interpolation and Extrapolation" and "Coefficients of the Interpolating Polynomial." §3.1 and 3.5 in Numerical Recipes in FORTRAN: The Art of Scientific Computing, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 102-104 and 113-116, 1992.
Séroul, R. "Lagrange Interpolation." §10.9 in Programming for Mathematicians. Berlin: Springer-Verlag, pp. 269-273, 2000.
Szegö, G. Orthogonal Polynomials, 4th ed. Providence, RI: Amer. Math. Soc., pp. 329 and 332, 1975.
Waring, E. Philos. Trans. 69, 59-67, 1779.
Whittaker, E. T. and Robinson, G. "Lagrange's Formula of Interpolation." §17 in The Calculus of Observations: A Treatise on Numerical Mathematics, 4th ed. New York: Dover, pp. 28-30, 1967.