보간법에 사용되는 다항식
이 이미지는 4개의 점(-9, 5 ), (-4, 2), (-1, -2, (7, 9), (쿠빅) 보간 다항식 L(x0 0 )( x1 1 ), yashed(x), y black(x2 2 ), y y(x) 및 y sum(x )의3 3 합계 를 나타낸다. 보간 다항식은 4개의 관리점을 모두 통과하며, 각 척도 기준 다항식은 각 관리점을 통과하며, 여기서 x 는 다른 3개의 관리점에 해당하는 0이다. 수치해석 에서는 다항식 보간법 에 라그랑주 다항식 을 사용한다. 두 x j {\ displaystyle x_{j} 값이 같지 않은 특정 지점 집합(x j , y j ) {\displaystyle x_{j}} 의 경우, 라그랑주 다항식은 각 값 x j {\ displaystyle x_{j}}} 에서 해당 값 y j {\ displaysty_ {j} 을 가정하는 최저도 의 다항목이 된다.
1795년에 출판한 조셉 루이스 라그랑 의 이름을 따서 지었지만, 이 방법은 1779년 에드워드 와링 에 의해 처음 발견되었다.[1] 1783년 레온하르트 오일러 가 발표한 공식의 쉬운 결과이기도 하다.[2]
라그랑주 다항식의 용도는 수치적 통합 의 뉴턴-코테스 방법 과 암호학 에서 샤미르의 비밀 공유 체계 를 포함한다.
라그랑주 보간술은 룬지의 큰 진동 현상 에 취약하다. x j {\ displaystyle x_{j} 점을 변경하면 전체 보간물을 다시 계산해야 하므로 뉴턴 다항식 을 대신 사용하는 것이 더 쉬운 경우가 많다.
정의 여기에서는 1차, 2차, 3차 순서의 라그랑주 기반 함수를 바이유닛 도메인에 플롯한다. 라그랑주 기준 함수의 선형 조합은 라그랑주 보간 다항식을 구성하는 데 사용된다. lagrange basis 함수는 유한 요소 분석 에서 요소 형상 기능의 기준으로 일반적으로 사용된다. 나아가 유한요소 정의의 자연공간으로 바이오유닛 도메인을 사용하는 것이 일반적이다. k + 1 데이터 점 집합 지정
( x 0 , y 0 ) , … , ( x j , y j ) , … , ( x k , y k ) {\displaystyle (x_{0},y_{0}),\ldots ,(x_{j},y_{j}),\dots ,(x_{k},y_}}}}}} 2 x j {\ displaystyle x_{j}} 가 같지 않은 경우, 라그랑주 형태의 보간 다항식 은 선형 결합 이다.
L ( x ) := ∑ j = 0 k y j ℓ j ( x ) [\displaystyle L(x): =\sum _{j=0}^{k}y_{j}\ell _{j}(x)} 라그랑주 기준 다항식
ℓ j ( x ) := ∏ 0 ≤ m ≤ k m ≠ j x − x m x j − x m = ( x − x 0 ) ( x j − x 0 ) ⋯ ( x − x j − 1 ) ( x j − x j − 1 ) ( x − x j + 1 ) ( x j − x j + 1 ) ⋯ ( x − x k ) ( x j − x k ) , {\displaystyle \ell _{j}(x): =\prod _{\begin{smallmatrix}0\leq m\leq k\\m\neq j\end{smallmatrix}}{\frac {x-x_{m}}{x_{j}-x_{m}}}={\frac {(x-x_{0})}{(x_{j}-x_{0})}}\cdots {\frac {(x-x_{j-1})}{(x_{j}-x_{j-1})}}{\frac {(x-x_{j+1})}{(x_{j}-x_{j+1})}}\cdots {\frac {(x-x_{k})}{(x_{j}-x_{k})}},} where 0 ≤ j ≤ k {\displaystyle 0\leq j\leq k} . Note how, given the initial assumption that no two x j {\displaystyle x_{j}} are the same, then (when m ≠ j {\displaystyle m\neq j} ) x j − x m ≠ 0 {\displaystyle x_{j}-x_{m}\neq 0} , so this expression is always well-defined. The reason pairs x i = x j {\displaystyle x_{i}=x_{j}} with y i ≠ y j {\displaystyle y_{i}\neq y_{j}} are not allowed is that no interpolation function L {\displaystyle L} such that y i = L ( x i ) {\displaystyle y_{i}=L(x_{i})} would exist; a function can only get one value for each argument x i {\ displaystyle x_{i }. 반면 에 y i = y j {\ displaystyle y_{i}=y_{j}}, 그 두 점은 실제로 하나의 포인트가 될 것이다.
모든 i ≠ j {\displaystyle i\neq j} 에 대해, ℓj ( x ) {\displaystyle \ell _{j}(x)} 는 분자에 ( x - x i ) {\displaystyle (x-x_{i}}}}}) 을 포함하므로 , 전체 제품 은 x = i {\ displaysty =x =x =x=x_{i_{ i}:
∀ ( j ≠ i ) : ℓ j ( x i ) = ∏ m ≠ j x i − x m x j − x m = ( x i − x 0 ) ( x j − x 0 ) ⋯ ( x i − x i ) ( x j − x i ) ⋯ ( x i − x k ) ( x j − x k ) = 0. {\displaystyle \forall({j\neq i}): \ell _{j}(x_{i})=\prod _{m\neq j}{\frac {x_{i}-x_{m}}{x_{j}-x_{m}}}={\frac {(x_{i}-x_{0})}{(x_{j}-x_{0})}}\cdots {\frac {(x_{i}-x_{i})}{(x_{j}-x_{i}) }}}\cdots {\frac {(x_{i}-x_{k}}}}{(x_{j}-x_{k})}}}=0.} 다른 한편으로는
ℓ j ( x j ) := ∏ m ≠ j x j − x m x j − x m = 1 {\displaystyle \ell _{j}(x_{j}): =\prod _{m\neq j}{\frac {x_{j}-x_{m}{x_{j}-x_{m}}=1} In other words, all basis polynomials are zero at x = x j {\displaystyle x=x_{j}} , except ℓ j ( x ) {\displaystyle \ell _{j}(x)} , for which it holds that ℓ j ( x j ) = 1 {\displaystyle \ell _{j}(x_{j})=1} , because it lacks the ( x − x j ) {\displaystyle (x-x_{j})} term.
It follows that y j ℓ j ( x j ) = y j {\displaystyle y_{j}\ell _{j}(x_{j})=y_{j}} , so at each point x j {\displaystyle x_{j}} , L ( x j ) = y j + 0 + 0 + ⋯ + 0 = y j {\displaystyle L(x_{j})=y_{j}+0+0+\dots +0=y_{j}} , showing that L {\displaystyle L} interpolates the function exactly.
증명 찾고 있는 L (x ) 함수는 주어진 데이터 세트를 보간하는 최소 수준의 x 의 다항식이다. 즉, 모든 j 데이터 포인트 j j :
L ( x j ) = y j j = 0 , … , k . {\displaystyle L(x_{j})=y_{j}\qquad j=0,\ldots,k.} 다음 사항을 준수하십시오.
ℓ j ( x ) {\displaystyle \ell _{j}(x)} 에는 제품에 k 인자가 있고 각 인자가 하나의 x 를 포함하고 있으므로 L (x )( 이 k-di 다항식의 합)은 최대 k 의 다항식이어야 한다. ℓ j ( x i ) = ∏ m = 0 m ≠ j k x i − x m x j − x m . {\displaystyle \ell _{j}(x_{i}})=\prod _{\\sm\neq j\end{smmatrix}^{k}{\x_{x_{j}-x_{m}}}}}}. } 이 제품을 확장하십시오. Since the product omits the term where m = j , if i = j then all terms that appear are x j − x m x j − x m = 1 {\displaystyle {\frac {x_{j}-x_{m}}{x_{j}-x_{m}}}=1} . Also, if i ≠ j then one term in the product will be (for m = i ), x i − x i x j − x i = 0 {\displaystyle {\frac {x_{i}-x_{i }}{x_{j}-x_{i}}=0}, 전체 제품을 0으로 설정. 그렇게
ℓ j ( x i ) = δ j i = { 1 , 만일 j = i 0 , 만일 j ≠ i , {\displaystyle \ell _{j}(x_{i}) =\cHB _{ji}={\ji}={\case}1,&{\text{{{}j=i\\0,&\text{}}}}}} 여기서 Δ i j {\ displaystyle \delta_{ij} 는 Kronecker 델타 다. 자:
L ( x i ) = ∑ j = 0 k y j ℓ j ( x i ) = ∑ j = 0 k y j δ j i = y i . {\displaystyle L(x_{i}}=\sum _{j=0}^{k}y_{j}\ell _{j}(x_{i})=\sum _{j=0}^{j}y}}}\delta _{ji}=y_{i}. } 따라서 L (x ) 함수는 최대 k 의 도와 여기서 L (x i ) = y 를i 갖는 다항식이다.
또한, 다항 보간 기사의 단항 정리에서 알 수 있듯이 보간 다항식은 독특하다.
또한 다음과 같은 것도 사실이다.
∑ j = 0 k ℓ j ( x ) = 1 ∀ x {\displaystyle \sum _{j=0}^{k}\ell _{j}(x)=1\qquad \forall x} 이 값은 기껏해야 k의 다항식이어야 하며 이 모든 k + 1 데이터 지점을 통과해야 하므로:
( x 0 , 1 ) , … , ( x j , 1 ) , … , ( x k , 1 ) {\displaystyle (x_{0}1,\ldots ,(x_{j},1)\ldots ,(x_{k},1)} 그 결과, 직선은 k + 1 정렬 된 점을 통과하는 k + 1 미만의 도에 대한 유일한 다항식이기 때문에 수평선이 된다.
선형대수학에서의 관점 보간문제 의 해결은 행렬의 역전에 해당하는 선형대수학상의 문제로 이어진다. 보간 다항식 L( x ) = ∑ j = 0 k x x j m j {\ textstyle L(x)=\sum _{j=0}^{k}x^{j }m_ { j}}}}}}}}} 에 대한 표준 단항 기준 을 사용하여 Vandermonde 매트릭스 (x ) j 를 뒤집어야 한다. ^{j}} to solve L ( x i ) = y i {\displaystyle L(x_{i})=y_{i}} for the coefficients m j {\displaystyle m_{j}} of L ( x ) {\displaystyle L(x)} . By choosing a better basis, the Lagrange basis, L ( x ) = ∑ j = 0 k l j ( x ) y j {\textstyle L(x)=\sum _{j=0}^{k}l_{j}(x)y_{j}} , we merely get the 아이덴티티 매트릭스 , Δ i j {\displaystyle \delta_{ij }}, 그 자체 역: 라그랑주 기반은 밴더몬드 매트릭스의 아날로그를 자동으로 반전 시킨다.
이 구조는 중국 잔존 정리 ( chinese remainder theorem theorem)와 유사하다. 정수 모듈로 소수점 잔존도를 확인하는 대신 리너로 나눌 때 다항식 잔존도를 확인하는 것이다.
또한, 순서가 클 경우, 고속 푸리에 변환 을 사용하여 보간된 다항식의 계수를 해결할 수 있다.
예 예 1 다음 세 가지 점을 고려하여 given (x ) = x 를2 1 interpol x 3 3 범위에 걸쳐 보간하고자 한다.
x 0 = 1 f ( x 0 ) = 1 x 1 = 2 f ( x 1 ) = 4 x 2 = 3 f ( x 2 ) = 9. {\displaystyle {\signed}x_{0}&f(x_{0})\\x_{1}&f(x_{1})\x_{2}&f(x_{2})	. \end{정렬}}} 보간 다항식:
L ( x ) = 1 ⋅ x − 2 1 − 2 ⋅ x − 3 1 − 3 + 4 ⋅ x − 1 2 − 1 ⋅ x − 3 2 − 3 + 9 ⋅ x − 1 3 − 1 ⋅ x − 2 3 − 2 = x 2 . {\displaystyle {\begin{aligned}L(x)&={1}\cdot {x-2 \over 1-2}\cdot {x-3 \over 1-3}+{4}\cdot {x-1 \over 2-1}\cdot {x-3 \over 2-3}+{9}\cdot {x-1 \over 3-1}\cdot {x-2 \over 3-2}\\[10pt]& =x^{2}.\end{aigned}}} 예 2 다음 네 가지 점을 고려하여 1 (x ) = x 를3 1≤ x 4 4 범위에 걸쳐 보간하고자 한다.
x 0 = 1 {\displaystyle x_{0}=1} f ( x 0 ) = 1 {\displaystyle f(x_{0}=1} x 1 = 2 {\displaystyle x_{1}=2} f ( x 1 ) = 8 {\displaystyle f(x_{1}=8} x 2 = 3 {\displaystyle x_{2}=3} f ( x 2 ) = 27 {\displaystyle f(x_{2})=27} x 3 = 4 {\displaystyle x_{3}=4} f ( x 3 ) = 64 {\displaystyle f(x_{3}=64}
보간 다항식:
L ( x ) = 1 ⋅ x − 2 1 − 2 ⋅ x − 3 1 − 3 ⋅ x − 4 1 − 4 + 8 ⋅ x − 1 2 − 1 ⋅ x − 3 2 − 3 ⋅ x − 4 2 − 4 + 27 ⋅ x − 1 3 − 1 ⋅ x − 2 3 − 2 ⋅ x − 4 3 − 4 + 64 ⋅ x − 1 4 − 1 ⋅ x − 2 4 − 2 ⋅ x − 3 4 − 3 = x 3 {\displaystyle {\begin{aligned}L(x)&={1}\cdot {x-2 \over 1-2}\cdot {x-3 \over 1-3}\cdot {x-4 \over 1-4}+{8}\cdot {x-1 \over 2-1}\cdot {x-3 \over 2-3}\cdot {x-4 \over 2-4}+{27}\cdot {x-1 \over 3-1}\cdot {x-2 \over 3-2}\cdot {x-4 \over 3-4}+{64}\cdot {x-1 \over 4-1}\cdot {x-2 \over 4-2}\cdot {x-3 \over 4-3}\\[8pt]&=x^{3}\end{aligned}}} 메모들 Lagrange 다항식 집합에 대한 보간 간격의 예 보간 다항식의 라그랑주 형식은 다항 보간법의 선형 문자와 보간 다항식의 고유성을 나타낸다. 따라서, 그것은 증명과 이론적 주장에서 선호된다. Vandermonde 결정 인자 의 비반복성 때문에 Vandermonde 행렬의 반전성에서도 고유성을 볼 수 있다.
그러나 구조에서 볼 수 있듯이 노드 x가 바뀔 k 때마다 모든 라그랑주 기반 다항식을 다시 계산해야 한다. 실용적(또는 계산적) 목적을 위한 보간 다항식의 더 나은 형태는 라그랑주 보간(아래 참조) 또는 뉴턴 다항식 의 이항성형이다.
위의 예에서와 같이 동일한 간격의 점에서 래그랑주 및 기타 보간법은 실제 함수 위와 아래에서 다항식 진동을 발생시킨다. 이러한 행동은 포인트 수에 따라 증가하는 경향이 있어 런지의 현상 으로 알려진 차이를 초래한다; 체비셰프 노드 에서 보간 포인트를 선택하면 문제가 제거될 수 있다.[3]
라그랑주 기반 다항식들은 뉴턴-코테스 공식 을 도출하기 위해 숫자 통합 에 사용될 수 있다.
쌍극성형 사용.
ℓ ( x ) = ( x − x 0 ) ( x − x 1 ) ⋯ ( x − x k ) {\displaystyle \ell(x)=(x-x_{0})(x-x_{1})\cdots(x-x_{k})} ℓ ′ ( x j ) = d ℓ ( x ) d x x = x j = ∏ i = 0 , i ≠ j k ( x j − x i ) {\displaystyle \ell '(x_{j}}={\frac {\mathrm {d}{d}}{d}}{\mathrm {d}x}}}{{x=x_{j}}}}=\prod _{i=0,i\neq j}^{k}(x_x_x_{i}}}}}})}}}}}}}}}}}}}}}}}) 우리는 라그랑주 기준 다항식을 다음과 같이 다시 쓸 수 있다.
ℓ j ( x ) = ℓ ( x ) ℓ ′ ( x j ) ( x − x j ) {\displaystyle \ell_{j}(x)={\frac {\ell(x)}{\ell '(x_{j})(x-x_{j}) }}} 또는, 이심동체 중량 을[4] 정의함으로써
w j = 1 ℓ ′ ( x j ) {\displaystyle w_{j}={\frac {1}{\ell '(x_{j}) }}} 우리는 간단히 쓸 수 있다.
ℓ j ( x ) = ℓ ( x ) w j x − x j {\displaystyle \ell _{j}(x)=\ell(x){\frac {w_{j}}{x-x_{j}}}}}}}}} 일반적으로 이심성 보간식의 첫 번째 형태 라고 한다.
이 표현의 장점은 보간 다항식이 이제 다음과 같이 평가될 수 있다는 것이다.
L ( x ) = ℓ ( x ) ∑ j = 0 k w j x − x j y j {\displaystyle L(x)=\ell(x)\sum _{j=0}^{k}{\frac {w_{j}}{x-x_}}y_{j}}}}:{j}}}}} which, if the weights w j {\displaystyle w_{j}} have been pre-computed, requires only O ( k ) {\displaystyle {\mathcal {O}}(k)} operations (evaluating ℓ ( x ) {\displaystyle \ell (x)} and the weights w j / ( x − x j ) {\displaystyle w_{j}/(x-x_{j})} ) as opposed to O ( k 2 ) {\displayst 라그랑주 기준 다항식 ℓ j ( x ){\displaystyle \ell _{j}(x)} 을(를) 개별적으로 평가하기 위한 yle {\mathcal{O}(k^{2})}.
The barycentric interpolation formula can also easily be updated to incorporate a new node x k + 1 {\displaystyle x_{k+1}} by dividing each of the w j {\displaystyle w_{j}} , j = 0 … k {\displaystyle j=0\dots k} by ( x j − x k + 1 ) {\displaystyle (x_{j}-x_{k+1})} and constructing the new w k + 1 위와 같이 {\displaystyle w_{k+1}.
상수함수 g ( x ) ≡ 1 {\displaystyle g(x)\equiv 1} 의 편심 보간법을 먼저 고려함으로써 첫 번째 형식을 더욱 단순화할 수 있다.
g ( x ) = ℓ ( x ) ∑ j = 0 k w j x − x j . {\displaystyle g(x)=\ell(x)\sum _{j=0}^{k}{\frac {w_{j}{x-x_{j}}}. } L ( x ) {\displaystyle L(x)} 을 (를) g ( x ) {\displaystyle g(x)}( 으)로 나누면 보간이 수정되지 않지만 수율은 유지됨
L ( x ) = ∑ j = 0 k w j x − x j y j ∑ j = 0 k w j x − x j {\displaystyle L(x)={\frac {\sum _{j=0}^{k}{w_{j}}{j}}{j}}{j=0}}}{j=0}}{j}}}{\frac{w_{x-x_{j}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} 2차적 보간식의 두 번째 형태 또는 실제 형태 라고 한다. 이 두 번째 양식은 L ( x ) {\displaystyle \ell (x)} 의 각 평가에 대해 ℓ ( x ) {\displaystyle L(x)} 을(를) 평가할 필요가 없다는 장점이 있다.
라그랑주 보간 공식의 나머지 부분 x 0 , . . , x k {\ displaystyle x_{0}, ...,x_{k} 노드에서 주어진 함수 f 를 보간할 때 나머지 R( x ) = f ( x ) - L ( x ) {\displaystyle R(x)( x)=f(x)-L (x)}} 을[5] 얻는다 .
R ( x ) = f [ x 0 , … , x k , x ] ℓ ( x ) = ℓ ( x ) f ( k + 1 ) ( ξ ) ( k + 1 ) ! , x 0 < ξ < x k , {\displaystyle R(x)=f[x_{0},\ldots,x_{k]\ell(x)=\ell(x){\f^{f^{(k+1)}(\xi )}{(k+1)! }}},\\cHB \cHB x_{0}<\xi <x_{k}}}} 여기서 f [ x 0 , … , x k , x ] {\displaystyle f[x_{0},\ldots ,x_{k},x]} 은(는) 분할된 차이 에 대한 표기법이다 . 또는 나머지 부분은 다음과 같이 복잡한 영역에 통합된 등고선으로 표현할 수 있다.
R ( x ) = ℓ ( x ) 2 π i ∫ C f ( t ) ( t − x ) ( t − x 0 ) ⋯ ( t − x k ) d t = ℓ ( x ) 2 π i ∫ C f ( t ) ( t − x ) ℓ ( t ) d t . {\displaystyle R(x)={\frac {\ell (x)}{2\pi i}}\int _{C}{\frac {f(t)}{(t-x)(t-x_{0})\cdots (t-x_{k})}}dt={\frac {\ell (x)}{2\pi i}}\int _{C}{\frac {f(t)}{(t-x)\ell (t)}}dt.} 나머지는 다음과 같이 구속할 수 있다.
R ( x ) ≤ ( x k − x 0 ) k + 1 ( k + 1 ) ! 맥스. x 0 ≤ ξ ≤ x k f ( k + 1 ) ( ξ ) . {\displaystyle R(x) \leq {\frac {(x_{k}-x_{0})^{k+1}{(k+1)! }}}\max _{x_{0}\leq \xi \leq x_{k}} f^{(k+1)}(\xi ) .} 확실히 R ( x ) {\displaystyle R(x)} 은(는) 노드에서 0이다 . To find R ( x ) {\displaystyle R(x)} at a point x p {\displaystyle x_{p}} , define a new function F ( x ) = R ( x ) − R ~ ( x ) = f ( x ) − L ( x ) − R ~ ( x ) {\displaystyle F(x)=R(x)-{\tilde {R}}(x)=f(x)-L(x)-{\tilde {R}}(x)} and choose R ~ ( x ) = C ⋅ ∏ i = 0 k ( x − x i ) {\textstyle {\tilde{R}(x)= C\cdot \prod _{i=0}^{k}(x-x_{i})} where C {\displaystyle C} is the constant we are required to determine for a given x p {\displaystyle x_{p}} . We choose C {\displaystyle C} so that F ( x ) {\displaystyle F(x)} has k + 2 {\displaystyle k+2} zeroes (at all nodes and x p {\displaystyle x_{p}} )은( 는) x 0 {\displaystyle x_ {0} 과 (끝점 포함) x k {\ displaystyle x_{k} 사이. Assuming that f ( x ) {\displaystyle f(x)} is k + 1 {\displaystyle k+1} -times differentiable, since L ( x ) {\displaystyle L(x)} and R ~ ( x ) {\displaystyle {\tilde {R}}(x)} are polynomials, and therefore, are infinitely differentiable, F ( x ) {\displaystyle F(x)} will be k + 1 {\displaystyle k +1 } -비슷한 차이점. 롤의 정리 로는 F ( 1 ) ( x ) {\displaystyle F^{(1)}(x) 는 k + 1 {\displaystyle k+1 } 0, F ( 2 ) ( x ) {\displaystyle F^{(2)( x )}}는 k {\displaystystyle k} 0 ... F (k + 1 ){\ displaystyle F^{(k+1)}} 는 1 0이며 , say ξ, x 0 < x k >,\,x_{0}<\xi <x_{k }}}. 명시적 으로 F (k + 1 ){\displaysty F^{k+1}(xi ){xi )} :
F ( k + 1 ) ( ξ ) = f ( k + 1 ) ( ξ ) − L ( k + 1 ) ( ξ ) − R ~ ( k + 1 ) ( ξ ) {\displaystyle F^{(k+1)}(\xi )=f^{(k+1)}(\xi )-L^{(xi )-{\tilde{R}^{(k+1)}(\xi )} L ( k + 1 ) = 0 , R ~ ( k + 1 ) = C ⋅ ( k + 1 ) ! {\displaystyle L^{(k+1)}=0,{\tilde {R}}^{(k+1)}=C\cdot (k+1)!} (Because the highest power of x {\displaystyle x} in R ~ ( x ) {\displaystyle {\tilde {R}}(x)} is k + 1 {\displaystyle k+1} ) 0 = f ( k + 1 ) ( ξ ) − C ⋅ ( k + 1 ) ! {\displaystyle 0=f^{(k+1)}(\xi )-C\cdot(k+1)!} 방정식은 다음과 같이 재배열할 수 있다.
C = f ( k + 1 ) ( ξ ) ( k + 1 ) ! {\displaystyle C={\frac {f^{(k+1)}(\xi )}{(k+1)! }}} Since F ( x p ) = 0 {\displaystyle F(x_{p})=0} we have R ( x p ) = R ~ ( x p ) = f k + 1 ( ξ ) ( k + 1 ) ! ∏ i = 0 k ( x p − x i ) {\displaystyle R(x_{p})={\tilde {R}}(x_{p})={\frac {f^{k+1}(\xi )}{(k+1)! }}}\prod _{i=0}^{k}(x_{p}-x_{i}})}
파생상품 라그랑주 다항식의 d {\displaystyle d} th 파생상품은 다음과 같이 기록할 수 있다.
L ( d ) ( x ) := 0 k y j ℓ j ( d ) ( x ) {\displaystyle L^{(d)}(x):=\sum _{j=0}^{k}y_{j}\ell _{j}^{ j}{j}^{j}}}(x)} . 첫 번째 파생상품의 경우 계수는 다음과 같다.
ℓ j ( 1 ) ( x ) := ∑ i = 0 i ≠ j k [ 1 x j − x i ∏ m = 0 m ≠ ( i , j ) k x − x m x j − x m ] {\displaystyle \ell _{j}^{(1)}(x):=\sum _{\begin{smallmatrix}i=0\\i\not =j\end{smallmatrix}}^{k}\left[{\frac {1}{x_{j}-x_{i}}}\prod _{\begin{smallmatrix}m=0\\m\not =(i,j)\end{smallmatrix}}^{k}{\frac {x-x_{m}}{x_{j}-x_{m}}}\right]} 그리고 두 번째 파생상품의 경우
ℓ j ( 2 ) ( x ) := ∑ i = 0 i ≠ j k 1 x j − x i [ ∑ m = 0 m ≠ ( i , j ) k ( 1 x j − x m ∏ l = 0 l ≠ ( i , j , m ) k x − x l x j − x l ) ] {\displaystyle \ell _{j}^{(2)}(x):=\sum _{\begin{smallmatrix}i=0\\i\neq j\end{smallmatrix}} ^{k}{\frac {1}{x_{j}-x_{i}}}\left[\sum _{\begin{smallmatrix}m=0\\m\neq (i,j)\end{smallmatrix}}^{k}\left({\frac {1}{x_{j}-x_{m}}}\prod _{\begin{smallmatrix}l=0\\l\neq (i,j,m)\end{smallmatrix}}^{k}{\frac {x-x_{l}}{x_{j}-x_{l}}}\right)\right]} . 반복을 통해 더 높은 파생상품에 대한 공식을 계산할 수 있다.
유한장 라그랑주 다항식은 유한한 분야 에서도 계산할 수 있다. 이것은 샤미르의 비밀 공유 체계와 같은 암호학 분야에서의 응용 프로그램을 가지고 있다.
참고 항목 참조 ^ Waring, Edward (9 January 1779). "Problems concerning interpolations" . Philosophical Transactions of the Royal Society . 69 : 59–67. doi :10.1098/rstl.1779.0008 . ^ Meijering, Erik (2002). "A chronology of interpolation: from ancient astronomy to modern signal and image processing" (PDF) . Proceedings of the IEEE . 90 (3): 319–342. doi :10.1109/5.993400 . ^ Quarteroni, Alfio; Saleri, Fausto (2003). Scientific Computing with MATLAB . Texts in computational science and engineering. Vol. 2. Springer. p. 66. ISBN 978-3-540-44363-6 . . ^ Berrut, Jean-Paul ; Trefethen, Lloyd N. (2004). "Barycentric Lagrange Interpolation" (PDF) . SIAM Review . 46 (3): 501–517. doi :10.1137/S0036144502417715 . ^ Abramowitz, Milton ; Stegun, Irene Ann , eds. (1983) [June 1964]. "Chapter 25, eqn 25.2.3" . Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables . Applied Mathematics Series. Vol. 55 (Ninth reprint with additional corrections of tenth original printing with corrections (December 1972); first ed.). Washington D.C.; New York: United States Department of Commerce, National Bureau of Standards; Dover Publications. p. 878. ISBN 978-0-486-61272-0 . LCCN 64-60036 . MR 0167642 . LCCN 65-12253 . ^ "Interpolation" (PDF) .
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