第一百六十章 拉格朗日插值法(擬合)
歐拉讓拉格朗日測(cè)試某個(gè)實(shí)驗(yàn)的一堆數(shù)據(jù)的時(shí)候,拉格朗日對(duì)歐拉訴苦。
拉格朗日對(duì)歐拉說(shuō):“我監(jiān)測(cè)的很多數(shù)據(jù),但是也有很多空白區(qū)。”
歐拉說(shuō):“有空白區(qū)是很正常的。”
拉格朗日說(shuō):“我知道,如果處理很多模型,這些空白就會(huì)影響處理方式。”
歐拉說(shuō):“那怎么辦?”
拉格朗日說(shuō):“我在中間填入一些數(shù)字,得出一個(gè)結(jié)果,但不知道會(huì)不會(huì)那些填入的數(shù)字會(huì)干擾結(jié)果?!?p> 歐拉說(shuō):“你用的是什么樣的辦法,插入的值。”
拉格朗日說(shuō):“平均數(shù)插入?!?p> 歐拉說(shuō):“你這個(gè)有時(shí)候倒也對(duì),但是你有沒(méi)有想過(guò),如果數(shù)據(jù)量足夠大,空白足夠多,你這種方法也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題?”
拉格朗日發(fā)愁的說(shuō):“我何嘗不知道?空白區(qū)足夠大的時(shí)候,有的地方,按我的判斷,是應(yīng)該有一個(gè)函數(shù)的曲線分布,如果只按照平均值插入,想著也對(duì)不了?!?p> 歐拉說(shuō):“對(duì)呀,你既然知道,為什么還用平均值插入?你這不是閉著眼睛瞎干嘛!”
拉格朗日說(shuō):“那我的好好想想怎么辦。”
歐拉說(shuō):“你是該想了,本來(lái)就是你該干的工作?!?p> 拉格朗日說(shuō):“我倒是想出一個(gè)辦法來(lái),我是根據(jù)自己感覺(jué)來(lái)的?!?p> 歐拉說(shuō):“沒(méi)錯(cuò),應(yīng)該抓住自己的感覺(jué),快說(shuō)說(shuō)看。”
拉格朗日說(shuō):“我測(cè)量的這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),本來(lái)就是符合一種函數(shù)的?!?p> 歐拉說(shuō):“然后呢?”
拉格朗日說(shuō):“讓這個(gè)函數(shù)接近這些點(diǎn),然后在空白區(qū),就填上對(duì)應(yīng)的這個(gè)函數(shù)值,這樣處理數(shù)據(jù)的結(jié)果,肯定不會(huì)受到太大影響了?!?p> 歐拉說(shuō):“不錯(cuò),但是你說(shuō)對(duì)接近這些點(diǎn),如何接近?”
拉格朗日說(shuō):“讓這些點(diǎn)離這個(gè)函數(shù)的距離足夠近,首先要確定是什么函數(shù)?!?p> 歐拉說(shuō):“那你怎么確定?”
拉格朗日說(shuō):“使用多項(xiàng)式,畢竟很多各種曲線都可以用多項(xiàng)式,來(lái)改變其中的參數(shù)來(lái)確定的?!?p> 歐拉說(shuō):“是的,這個(gè)問(wèn)題要好好琢磨?!?p> 拉格朗日不一會(huì)兒就寫(xiě)出了這個(gè)多項(xiàng)式。
在數(shù)值分析中,拉格朗日插值法是以法國(guó)十八世紀(jì)數(shù)學(xué)家約瑟夫·拉格朗日命名的一種多項(xiàng)式插值方法。許多實(shí)際問(wèn)題中都用函數(shù)來(lái)表示某種內(nèi)在聯(lián)系或規(guī)律,而不少函數(shù)都只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)來(lái)了解。如對(duì)實(shí)踐中的某個(gè)物理量進(jìn)行觀測(cè),在若干個(gè)不同的地方得到相應(yīng)的觀測(cè)值,拉格朗日插值法可以找到一個(gè)多項(xiàng)式,其恰好在各個(gè)觀測(cè)的點(diǎn)取到觀測(cè)到的值。這樣的多項(xiàng)式稱為拉格朗日(插值)多項(xiàng)式。數(shù)學(xué)上來(lái)說(shuō),拉格朗日插值法可以給出一個(gè)恰好穿過(guò)二維平面上若干個(gè)已知點(diǎn)的多項(xiàng)式函數(shù)。
拉格朗日插值法最早被英國(guó)數(shù)學(xué)家愛(ài)德華·華林于1779年發(fā)現(xiàn),不久后(1783年)由萊昂哈德·歐拉再次發(fā)現(xiàn)。1795年,拉格朗日在其著作《師范學(xué)校數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教程》中發(fā)表了這個(gè)插值方法,從此他的名字就和這個(gè)方法聯(lián)系在一起。