主要内容

pchip

分段三次埃尔米特插值多项式(PCHIP)

描述

例子

p= pchip (x,y,xq)返回一个向量插值p对应查询点xq。的值p是由一种保形分段立方插值xy

例子

= pchip (x,y)返回一个分段多项式结构使用ppval和样条实用程序unmkpp

例子

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产生的插值结果进行比较样条,pchip,makima为两个不同的数据集。这些函数都执行不同形式的分段三次埃尔米特插值。每个函数在如何计算不同的斜坡interpolant,导致不同的行为当底层数据平地或起伏不定。

比较样本数据插值结果连接平坦的地区。创建向量x值,在这些点函数值y和查询点xq。计算查询点插入使用样条,pchip,makima。图查询点的插值函数值的比较。

x =三3;y = (1 1 1 0 1 1 1);xq1 = 3: .01:3;p = pchip (x, y, xq1);s =花键(x, y, xq1);m = makima (x, y, xq1);情节(x, y,“o”xq1, p,“- - -”xq1年代,“-”。xq1, m,“——”)传说(采样点的,“pchip”,样条的,“makima”,“位置”,“东南”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含4线类型的对象。一个或多个行显示的值只使用这些对象标记代表采样点,pchip,花键,makima。

在这种情况下,pchipmakima有类似的行为,避免过激的,能够准确地连接平坦的地区。

使用一个振荡样本函数执行第二个比较。

x = 0:15;y = besselj (1, x);xq2 = 0:0.01:15;p = pchip (x, y, xq2);s =花键(x, y, xq2);m = makima (x, y, xq2);情节(x, y,“o”xq2, p,“- - -”xq2年代,“-”。xq2, m,“——”)传说(采样点的,“pchip”,样条的,“makima”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含4线类型的对象。一个或多个行显示的值只使用这些对象标记代表采样点,pchip,花键,makima。

当底层函数振荡,样条makima捕捉点比之间的运动pchip,这是积极的局部极值附近被夷为平地。

创建向量x值和函数值y,然后用pchip构建一个分段多项式的结构。

x = 5;y = [1 1 1 1 0 0 1 2 2 2 2];p = pchip (x, y);

使用结构ppval评估多个查询点的插值。策划的结果。

xq = 5:0.2:5;页= ppval (p, xq);情节(x, y,“o”xq, pp、“-”。)ylim ([-0.2 - 2.2])

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含2线类型的对象。一个或多个行显示的值只使用标记

输入参数

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采样点,指定为一个向量。向量x指定的点数据y是给定的。的元素x必须是唯一的。

数据类型:|

在采样点函数值,指定为一个数值向量,矩阵,或数组。xy必须具有相同的长度。

如果y是一个矩阵或数组,那么在过去的维度的值,y (::,…, j)作为匹配的值x。在这种情况下,最后一个尺寸y必须是相同的长度吗x

数据类型:|

查询点,指定为一个标量,矢量、矩阵,或数组。中指定的点xqx坐标插值函数值yq计算pchip

数据类型:|

输出参数

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插值在查询点,作为一个标量,返回向量,矩阵,或数组。的大小p的大小有关吗yxq:

  • 如果y是一个矢量,然后呢p一样的尺寸吗xq

  • 如果y是一个数组的尺寸吗纽约=大小(y),那么这些条件应用:

    • 如果xq是一个标量或矢量,然后呢大小(p)返回纽约(1:end-1)长度(xq)]

    • 如果xq是一个数组,然后呢大小(p)返回纽约(1:end-1)大小(xq)

分段多项式,作为一个结构返回。使用这种结构ppval函数来评估在一个或多个查询点插值多项式。这些字段的结构。

描述
形式

“页”分段多项式

休息时间

向量的长度L + 1随着严格增加元素代表的开始和结束l时间间隔

系数

l——- - - - - -k矩阵的每一行系数(我,:)包含订单的当地系数k多项式的th间隔,[休息(我),优惠(i + 1)

数量的碎片,l

订单

多项式的顺序

昏暗的

维度的目标

由于多项式系数系数是当地的系数为每个区间,必须减去相应的结间隔下端点使用传统的多项式方程的系数。换句话说,系数(a, b, c, d)的时间间隔(x1, x2),相应的多项式

f ( x ) = 一个 ( x x 1 ) 3 + b ( x x 1 ) 2 + c ( x x 1 ) + d

更多关于

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一种保形分段立方插值

pchip使用分段三次多项式篡改 P ( x ) 这些属性:

  • 在每个子区间 x k x x k + 1 的多项式 P ( x ) 是一个三次埃尔米特插值多项式为给定的数据点与指定的衍生品(山坡)插值点。

  • P ( x ) 篡改y,也就是说, P ( x j ) = y j 一阶导数 d P d x 是连续的。二阶导数 d 2 P d x 2 可能不是连续跳的呢 x j 是有可能的。

  • 立方interpolant P ( x ) 是保持形状。山坡上的 x j 选择以这样的方式呢 P ( x ) 保存数据的形状和尊重单调性。因此,在数据单调区间上,也是如此 P ( x ) ,在当地有一个极值点数据,那么 P ( x )

请注意

如果y是一个矩阵, P ( x ) 满足这些属性为每一行y

提示

  • 样条构造 年代 ( x ) 在几乎同样的方式pchip构造 P ( x ) 。然而,样条选择的斜坡 x j 不同,即甚至 年代 ( x ) 连续的。这种差异有几个作用:

    • 样条产生一个平滑的结果,这样 年代 ( x ) 是连续的。

    • 样条产生一个更精确的结果如果数据包含一个光滑函数的值。

    • pchip没有过冲和振荡如果数据不平稳。

    • pchip不太昂贵的设置。

    • 两个人都同样昂贵的评估。

引用

[1]弗里奇,f·n·r·e·卡尔森。“单调分段立方插值”。暹罗在数值分析》杂志上。17卷,1980年,pp.238 - 246。

[2]卡亨,大卫,克里夫硅藻土,斯蒂芬·纳什。数值方法和软件。上台北:Prentice Hall出版社,1988年。

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版本历史

之前介绍过的R2006a

另请参阅

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