Кіріспе

Туынды мәндерді пайдалана отырып полиномиялық интерполяция. Сандық талдауда, Чарльз Гермит есімімен аталған Гермит интерполяциясы – Лагранж интерполяциясын кеңейтетін полиномиялық интерполяция әдісі. Лагранж интерполяциясы берілген функцияның n берілген нүктедегі мәнімен сәйкес келетін n-ден төмен дәрежелі полиномиалды есептеуге мүмкіндік береді. Ал Гермит интерполяциясы, керісінше, берілген функцияның және оның бірінші m-1 туындыларының n берілген нүктедегі мәнімен сәйкес келетін полиномиалдың және оның бірінші m-1 туындыларының мәнін анықтайтын mn-ден төмен дәрежелі полиномиалды есептейді. Гермит интерполяция әдісі Ньютон интерполяция әдісімен тығыз байланысты, себебі екеуі де бөлінген айырмашылықтарды есептеу арқылы шығарылған. Дегенмен, Гермит интерполяциялық полиномиалын есептеудің басқа да әдістері бар. Мысалы, интерполяциялық полиномиалдың коэффициенттерін белгісіздер деп алып, интерполяциялық полиномиалдың орындалуын талап ететін шектеулерді сызықтық теңдеулер түрінде жазып, сызықтық алгебра қолдануға болады. Тағы бір әдіс үшін қараңыз.

Мәселе туралы түсінік

Гермит интерполяциясы — белгісіз функцияның байқалған мәнімен де, оның алғашқы m туындыларының байқалған мәнімен де сәйкес келетін, мүмкіндігінше төмен дәрежелі көпмүшені есептеу болып табылады. Бұл n(m + 1) мән белгілі болуын талап етеді. Нәтижесінде алынған көпмүшенің дәрежесі n(m + 1)-ден төмен болады. (Көбірек жалпы жағдайда, m-нің тұрақты мәні болуы міндетті емес; яғни, кейбір нүктелерде басқаларына қарағанда көбірек белгілі туындылар болуы мүмкін. Бұл жағдайда алынған көпмүшенің дәрежесі дерек нүктелерінің санынан кем болады.) Енді, коэффициенттері анықталмаған, яғни P(x) көпмүшесінің коэффициенттері n(m + 1) жаңа айнымалы болып табылатын, n(m + 1) дәрежесінен төмен көпмүше P(x) қарастырайық. Содан кейін, интерполяциялық көпмүше қанағаттандыруы тиіс шектеулерді жазып, n(m + 1) белгісізі бар n(m + 1) сызықтық теңдеулер жүйесін аламыз. Әдетте, мұндай жүйеде дәл бір шешім болады. Шарль Гермит олар жұп-жұп ерекшеленсе, бұл жағдайда тиімді екенін дәлелдеді және оны есептеу әдісін ұсынды, ол төменде сипатталған.

Қате

Есептелген полиномды H деп, ал бастапқы функцияны f деп атайық. Кез келген нүктедегі қателік функциясы:

мұнда c – [диапазонның] ішіндегі белгісіз шама, K – деректер нүктелерінің жалпы саны, ал – әрбір нүктеде белгілі туындылар санының біріне қосылған мәні.