Кіріспе

Интерполяцияға арналған кубтық функция. Сандық талдауда кубтық Гермит сплайны немесе кубтық Гермит интерполяторы – әр бөлігі Гермит түрінде, яғни сәйкес домендік аралықтың соңғы нүктелеріндегі мәндері мен бірінші туындылары арқылы анықталатын үшінші дәрежелі полином болатын сплайн. Кубикалық Гермит сплайндары әдетте берілген аргумент мәндерінде берілген сандық деректерді интерполяциялау үшін, үздіксіз функция алу үшін қолданылады. Деректер әрқайсысында қажетті функция мәнінен және туындысынан тұруы керек (егер тек мәндер берілсе, туындылар олардан есептелуі керек). Гермит формуласы әрбір аралыққа жеке қолданылады. Нәтижесіндегі сплайн үздіксіз болады және үздіксіз бірінші туындыға ие болады. Кубикалық полиномдық сплайндарды басқа тәсілдермен де анықтауға болады, ең көп таралғаны – Безиер кубигі. Алайда, бұл екі әдіс бірдей сплайндар жиынтығын қамтамасыз етеді және деректерді Безиер мен Гермит формалары арасында оңай түрлендіруге болады; сондықтан атаулар көбінесе синонимдер ретінде қолданылады. Кубикалық полиномдық сплайндар компьютерлік графикада және геометриялық модельдеуде жазықтықтың немесе үш өлшемді кеңістіктің белгіленген нүктелерінен өтетін қисықтар немесе қозғалыс траекторияларын алу үшін кеңінен қолданылады. Бұл қолданбаларда жазықтықтың немесе кеңістіктің әрбір координатасы жеке параметр t-нің кубикалық сплайн функциясымен жеке интерполяцияланады. Кубикалық полиномдық сплайндар сондай-ақ Эйлер-Бернулли қабырға теориясы сияқты құрылымдық талдау қолданбаларында кеңінен қолданылады. Кубикалық полиномдық сплайндар өлім-жітімді талдау және өлім-жітімді болжау үшін де қолданылған. Кубикалық сплайндарды екі немесе одан көп параметрлердің функцияларына бірнеше тәсілмен кеңейтуге болады. Бикубикалық сплайндар (бикубикалық интерполяция) жиі тұрақты тікбұрышты тордағы деректерді интерполяциялау үшін қолданылады, мысалы, цифрлық кескіндегі пиксельдердің мәндері немесе жер бедеріндегі биіктік деректері. Үш бикубикалық сплайнмен анықталатын бикубикалық бет жапсырмалары компьютерлік графикадағы маңызды құрал болып табылады. Кубикалық сплайндарды компьютерлік графикада csplines деп те атайды. Гермит сплайны Чарльз Гермит құрметіне аталған.

Кездейсоқ аралықтағы интерполяция

Кез келген аралықта интерполяция жасау, осы аралықты аффиндік (1-дәрежелі) айнымалыны өзгерту арқылы [0,1] аралығына бейнелеу арқылы жүзеге асырылады. Формуласы:

мұнда , және – төменде анықталған негізгі функцияларды білдіреді. Бірлік аралығындағы теңдеумен салыстырғанда, жанама мәндер масштабталған.

Деректер жиынтығын интерполяциялау

Деректер жиынтығы үшін , жоғарыда аталған процедураны әрбір аралыққа қолдану арқылы интерполяциялауға болады, мұнда тангенстердің таңдалуы логикалық болуы керек, яғни бір ұштық нүктесі ортақ аралықтар үшін тангенстер тең болуы тиіс. Содан кейін интерполяцияланған қисық кезең-кезеңмен кубтық Hermite сплайндарынан тұрады және ол жаһандық тұрғыдан үздіксіз дифференциалданады. Тангенстерді таңдау бірегей емес, және бірнеше мүмкіндіктер бар.

Кочанек Бартелс

Кочанек-Бартелс сплині — бұл дерек нүктелері , және берілгенде тангенстерді қалай таңдау керектігін жалпылаудың тағы бір түрі, онда үш параметр қолданылуы мүмкін: кернеу, қисықтық және үздіксіздік параметрі.

Монотонды кубтық интерполяция

Егер жоғарыда тізілген түрлердің кез келген кубикалық Hermite шпалы монотонды деректер жиынтығын интерполяциялау үшін қолданылса, интерполяцияланған функция міндетті түрде монотонды болмайды, бірақ тангенстерді түзету арқылы монотондылық сақталуы мүмкін.