लॅग्रेंज इंटरपोलेटिंग पॉलिनोमियल्सवरील नोट्स

लॅग्रेंज इंटरपोलेटिंग पॉलिनोमियल्सवरील नोट्स






टॅग्ज
गणित

बहुपदी इंटरपोलेशन डेटाच्या दिलेल्या संचामध्ये उत्तम प्रकारे बसणारे बहुपदी कार्य शोधण्याची एक पद्धत आहे. अधिक ठोसपणे, समजा आपल्याकडे भिन्न बिंदूंचा संच आहे:

आणि आम्हाला बहुपदी गुणांक शोधायचे आहेत जसे की:

आमच्या सर्व बिंदूंना बसते; म्हणजे, इ.

हे पोस्ट या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी एक सामान्य दृष्टीकोन चर्चा करते, आणि असे बहुपद का अस्तित्वात आहे आणि अद्वितीय आहे हे देखील दर्शवते.

रेखीय बीजगणित वापरून अस्तित्व दाखवत आहे

जेव्हा आपण जेनेरिक बहुपदी मध्ये सर्व बिंदू नियुक्त करतो, तेव्हा आपल्याला मिळते:

आम्हाला गुणांक सोडवायचे आहेत. ही समीकरणांची एक रेखीय प्रणाली आहे जी खालील मॅट्रिक्स समीकरणाद्वारे दर्शविली जाऊ शकते:

डावीकडील मॅट्रिक्सला म्हणतात वेंडरमोंडे मॅट्रिक्स. हे मॅट्रिक्स इन्व्हर्टेबल म्हणून ओळखले जाते (पुराव्यासाठी परिशिष्ट पहा); म्हणून, समीकरणांच्या या प्रणालीमध्ये एकच उपाय आहे जो मॅट्रिक्स उलटून काढला जाऊ शकतो.

व्यवहारात, तथापि, व्हेंडरमोंडे मॅट्रिक्स बहुतेक वेळा संख्यात्मकदृष्ट्या खराब-कंडिशन केलेले असते, त्यामुळे अचूक बहुपदी गुणांक मोजण्याचा सर्वोत्तम मार्ग नाही. अनेक चांगल्या पद्धती अस्तित्वात आहेत.

Lagrange बहुपद

लॅग्रेंज इंटरपोलेशन बहुपदी एका साध्या, तरीही शक्तिशाली कल्पनेतून उद्भवतात. चला परिभाषित करूया Lagrange आधार फंक्शन्स () खालीलप्रमाणे, आमचे मुद्दे दिले आहेत:

शब्दात, 1 वाजता मर्यादित आहे लॅग्रेंज इंटरपोलेटिंग पॉलिनोमियल्सवरील नोट्स आणि इतर सर्व 0 वर. आम्ही इतर कोणत्याही टप्प्यावर त्याच्या मूल्याची काळजी घेत नाही.

रेखीय संयोजन:

नंतर आमच्या बिंदूंच्या संचासाठी एक वैध इंटरपोलेटिंग बहुपदी आहे, कारण ते समान आहे y_i प्रत्येकावर लॅग्रेंज इंटरपोलेटिंग पॉलिनोमियल्सवरील नोट्स (हे खरे आहे हे पटवून देण्यासाठी थोडा वेळ घ्या).

आम्ही कसे शोधू? खालील कार्याचा अभ्यास केल्याने मुख्य अंतर्दृष्टी येते:

हे कार्य आहे n सर्वांसाठी अटी. हे पाहणे सोपे असले पाहिजे की जेव्हा 0 आहे.

येथे त्याचे मूल्य काय लॅग्रेंज इंटरपोलेटिंग पॉलिनोमियल्सवरील नोट्सतरी? आम्ही फक्त नियुक्त करू शकतो
लॅग्रेंज इंटरपोलेटिंग पॉलिनोमियल्सवरील नोट्स प्राप्त करण्यासाठी:

आणि नंतर सामान्य करा, त्याला या (स्थिर) मूल्याने विभाजित करा. आम्हाला Lagrange बेस फंक्शन मिळते:

याची कल्पना करण्यासाठी एक ठोस उदाहरण वापरू. समजा आपल्याकडे खालील बिंदूंचा संच आहे जो आपल्याला इंटरपोलेट करायचा आहे: . आम्ही गणना करू शकतो, आणि , आणि खालील मिळवू शकतो:

आमच्या नमुन्यासाठी अन-सामान्यीकृत लॅग्रेंज बेस फंक्शन्स

प्रत्येक कोठे छेदतो ते लक्षात ठेवा x अक्ष या फंक्शन्सची अजिबात योग्य मूल्ये आहेत. प्राप्त करण्यासाठी आम्ही त्यांना सामान्य केल्यास, आम्हाला ही कार्ये मिळतात:

आमच्या नमुन्यासाठी सामान्यीकृत लॅग्रेंज बेस फंक्शन्स

लक्षात घ्या की प्रत्येक बहुपदी योग्यतेनुसार 1 आहे लॅग्रेंज इंटरपोलेटिंग पॉलिनोमियल्सवरील नोट्स आणि 0 इतर सर्व आवश्यकतेनुसार.

यासह, आम्ही आता इंटरपोलेटिंग बहुपदी प्लॉट करू शकतो, जे आमच्या इनपुट बिंदूंच्या सेटमध्ये बसते:

इंटरपोलेशन बहुपदी

बहुपद पदवी आणि विशिष्टता

आम्ही नुकतेच पाहिले आहे की लॅग्रेंज बेस फंक्शन्सचे रेखीय संयोजन:

भिन्न बिंदूंच्या संचासाठी वैध इंटरपोलेटिंग बहुपदी आहे. त्याची पदवी काय आहे?

प्रत्येकाची पदवी असल्याने nनंतर पदवी आहे जास्तीत जास्त n. आम्ही नुकताच पहिला भाग घेतला आहे बहुपदी इंटरपोलेशन प्रमेय:

बहुपदी इंटरपोलेशन प्रमेय: कोणत्याही डेटा बिंदूंसाठी जेथे दोन समान नसतात, तेथे जास्तीत जास्त पदवीचा एक अद्वितीय बहुपदी अस्तित्वात असतो n जे या बिंदूंना इंटरपोलेट करते.

आम्ही अस्तित्व आणि पदवी प्रदर्शित केली आहे, परंतु अद्याप नाही वेगळेपणा. तर त्याकडे वळूया.

आम्हाला माहित आहे की सर्व बिंदू इंटरपोलेट करतात आणि त्याची डिग्री आहे n. समजा असा दुसरा बहुपदी आहे. चला तयार करूया:

त्याबद्दल आपल्याला माहिती आहे का? सर्व प्रथम, त्याचे मूल्य 0 आहे लॅग्रेंज इंटरपोलेटिंग पॉलिनोमियल्सवरील नोट्सत्यामुळे आहे मुळे. दुसरे, आपल्याला हे देखील माहित आहे की त्याची पदवी जास्तीत जास्त आहे n (कारण अशा पदवीच्या दोन बहुपदांमध्ये फरक आहे). या दोन तथ्यांमध्ये विरोधाभास आहे. पदवीच्या कोणत्याही नॉन-शून्य बहुपदीला मुळे असू शकत नाहीत (मूलभूत बीजगणितीय सत्याशी संबंधित बीजगणिताचे मूलभूत प्रमेय). म्हणून शून्य बहुपदी असणे आवश्यक आहे; दुसऱ्या शब्दांत, आमचे अद्वितीय आहे.

येथे विशिष्टतेचा अर्थ लक्षात घ्या: आमच्या भिन्न बिंदूंचा संच पाहता, पदवीचा एकच बहुपद आहे जो त्यास इंटरपोलेट करतो. लॅग्रेंज बेस फंक्शन्स किंवा इतर कोणत्याही पद्धतीचा वापर करून, व्हेंडरमोंडे मॅट्रिक्स उलट करून त्याचे गुणांक शोधू शकतो.

साठी आधार म्हणून Lagrange बहुपदी

संचामध्ये पदवीच्या सर्व वास्तविक बहुपदी असतात. हा संच – बहुपदी आणि स्केलर गुणाकार जोडून – एक वेक्टर स्पेस बनवतो.

आम्ही पूर्वी “लॅग्रेंज बेसिस” असे म्हटले होते आणि ते – खरेतर – या वेक्टर स्पेससाठी वास्तविक रेखीय बीजगणित आधार तयार करतात. हा दावा सिद्ध करण्यासाठी, आम्हाला हे दाखवण्याची आवश्यकता आहे की Lagrange बहुपदी रेषीयरीत्या स्वतंत्र आहेत आणि ते अंतराळात पसरतात.

रेखीय स्वातंत्र्य: आम्हाला ते दाखवावे लागेल

सुचवते. लक्षात ठेवा की 1 वाजता आहे लॅग्रेंज इंटरपोलेटिंग पॉलिनोमियल्सवरील नोट्सतर इतर सर्व त्या बिंदूवर 0 आहेत. म्हणून, येथे मूल्यांकन लॅग्रेंज इंटरपोलेटिंग पॉलिनोमियल्सवरील नोट्सआम्हाला मिळते:

त्याचप्रमाणे, आपण ते सर्वांसाठी 0 दाखवू शकतो i
.

स्पॅन: आम्ही आधीच दाखवून दिले आहे की:

भिन्न बिंदूंच्या कोणत्याही संचासाठी वैध इंटरपोलेटिंग बहुपदी आहे. वापरून बहुपदी इंटरपोलेशन प्रमेयबिंदूंच्या या संचाला इंटरपोलेट करणारा हा अद्वितीय बहुपदी आहे. दुस-या शब्दात, प्रत्येकासाठी, आम्ही ते कोणत्या विशिष्ट बिंदूंमधून जातो ते ओळखू शकतो आणि नंतर Lagrange आधारावर गुणांक शोधण्यासाठी या पोस्टमध्ये वर्णन केलेल्या तंत्राचा वापर करू शकतो. म्हणून, संच वेक्टर स्पेस व्यापतो.

Lagrange आधारावर इंटरपोलेशन मॅट्रिक्स

इंटरपोलेटिंग बहुपद शोधण्यात मदत करणारी रेखीय समीकरणांची प्रणाली लिहिण्यासाठी आधार कसा वापरायचा हे आपण यापूर्वी पाहिले आहे. याचा परिणाम होतो वेंडरमोंडे मॅट्रिक्स.

Lagrange आधार वापरून, आपण इंटरपोलेशन समीकरणांचे खूप छान मॅट्रिक्स प्रतिनिधित्व मिळवू शकतो.

लक्षात ठेवा की Lagrange आधार वापरून आमची सामान्य बहुपदी आहे:

चला प्रत्येक बिंदूसाठी समीकरणांची एक प्रणाली तयार करूया. साठी x_0:

Lagrange बेस फंक्शन्सच्या व्याख्येनुसार, सर्व कुठे 0 आहेत, तर 1 आहे. त्यामुळे हे सोपे होते:

पण नोडवरील मूल्य x_0 आहे y_0म्हणून आम्हाला ते सापडले आहे. आपण इतर नोड्ससाठी समान समीकरणे तयार करू शकतो, इ. मॅट्रिक्स स्वरूपात:

आम्हाला ओळख मॅट्रिक्स मिळते; हे क्षुल्लकपणे दाखवण्याचा हा दुसरा मार्ग आहे, आणि असेच.

परिशिष्ट: वेंडरमोंडे मॅट्रिक्स

काही संख्यांना या फॉर्मचे मॅट्रिक्स दिले आहे:

म्हणतात वेंडरमोंडे मॅट्रिक्स व्हेंडरमोंडे मॅट्रिक्सचे विशेष काय आहे की ते कधी उलट करता येण्यासारखे आहे हे आम्हाला माहित आहे लॅग्रेंज इंटरपोलेटिंग पॉलिनोमियल्सवरील नोट्स वेगळे आहेत. याचे कारण असे की त्याचा निर्धारक शून्य नसलेला आहे. शिवाय, त्याचे निर्धारक हे आहेतः

येथे का आहे.

काही अंतर्ज्ञान मिळविण्यासाठी, चला काही लहान-रँक वेंडरमोंडे मॅट्रिक्सचा विचार करूया. 2-बाय-2 सह प्रारंभ:

चला आता 3-by-3 करून पहा:

पहिल्या पंक्तीपासून विस्तार करण्यासाठी आम्ही निर्धारकांची गणना करण्याचा मानक मार्ग वापरू शकतो:

काही बीजगणितीय हाताळणी वापरून, हे दर्शविणे सोपे आहे की हे समतुल्य आहे:

पूर्ण पुराव्यासाठी, सामान्यीकृत -बाय-मॅट्रिक्स पुन्हा पाहू:

लक्षात ठेवा की एका स्तंभातील गुणाकार दुसऱ्या स्तंभातून वजा केल्याने मॅट्रिक्सचा निर्धारक बदलत नाही. प्रत्येक स्तंभासाठी, आम्ही गुणाकार केलेल्या स्तंभाचे मूल्य वजा करू x_0 त्यातून (हे एकाच वेळी सर्व स्तंभांवर केले जाते). पहिली पंक्ती पहिल्या घटकानंतर सर्व शून्य बनवण्याची कल्पना आहे:

आता आपण दुसऱ्या पंक्तीपासून (पहिल्या घटकानंतर), तिसऱ्या रांगेतून आणि अशाच प्रकारे घटक काढतो:

कल्पना करा की आपण पहिली पंक्ती आणि पहिला स्तंभ पुसून टाकू व्ही. आम्ही परिणामी मॅट्रिक्स कॉल करू प.

कारण पहिल्या रांगेत व्ही प्रथम घटक वगळता सर्व शून्य आहे, आमच्याकडे आहे:

ची पहिली पंक्ती लक्षात घ्या प चा एक सामान्य घटक आहे, म्हणून गणना करताना, आपण हा सामान्य घटक बाहेर हलवू शकतो. दुसऱ्या पंक्तीच्या सामान्य घटकासाठी समान, आणि असेच. एकूणच, आम्ही लिहू शकतो:

पण लहान मॅट्रिक्स हे फक्त वेंडरमोंडे मॅट्रिक्स आहे. आम्ही इंडक्शनद्वारे ही प्रक्रिया सुरू ठेवल्यास, आम्हाला मिळेल:

तुम्हाला स्वारस्य असल्यास, वेंडरमोंडे मॅट्रिक्सच्या विकिपीडिया पृष्ठावर काही अतिरिक्त पुरावे आहेत.




Source link

Postagens Similares

  • पृथ्वीवरील सर्वात सुंदर जागा

    दक्षिण आफ्रिकेत एक अशी जागा आहे जिथे एक मोठी नदी असंख्य वाहिन्यांमध्ये विभागली जाते, एक मोठी आणि अनेक लहान. हे असे करते कारण नदीच्या खोऱ्यात जवळजवळ कोणताही गाळ नाही, फक्त खडक आहे, जसे की दक्षिण आफ्रिकेच्या बऱ्याच भागांमध्ये आहे, म्हणून जेव्हा नदीला पूर येतो तेव्हा पाणी सर्वत्र पसरते आणि मऊ चिखलयुक्त पूर मैदाने असलेल्या नद्यांप्रमाणे…

  • RECENSIONE: Circondato da idioti (Thomas Erikson)

    Circondato da idioti: i quattro tipi di comportamento umano e come comunicare efficacemente con ciascuno negli affari (e nella vita) di Thomas Erikson presenta un modello di quattro tipi di comportamento – Rosso (dominante, motivato), Giallo (ottimista, sociale), Verde (calmo, solidale) e Blu (analitico, attento ai dettagli) – per spiegare perché le persone si fraintendono…

  • 評論:機器之聲:我在發電廠及其他地方的生活(卡爾·巴托斯)

    機器的聲音:我在發電廠及其他地方的生活 是卡爾·巴托斯 (Karl Bartos) 的自傳,他以 Kraftwerk 的成員和聯合作曲家而聞名。這本書從巴托斯的早年生活開始,記錄了戰後德國的生活。他談到了通過他的妹妹聽到披頭士樂隊和英國節拍音樂的最初靈感。他講述了自己在電信工程學徒期間是如何接觸音樂的,在工作翻唱樂隊中擔任鼓手,然後在羅伯特·舒曼音樂學院接受古典打擊樂手的正式訓練,這讓他的父母感到懊惱。在學習期間加入了多個團體——The Jokers、Sinus、音樂學院管弦樂隊——之後,他最終發現自己被邀請加入 Kraftwerk。 1975 年至 1990 年間,他是樂隊成員。 1990 年決定離開 Kraftwerk 後,巴托斯參與了各種合作項目,製作了自己的音樂,並擔任柏林藝術大學的客座教授。1 顯然,這本書讓內部人士深入了解 Kraftwerk 及其超越神話製造機器的創作過程。這包括許多音樂元素和技術選擇。例如,Bartos 反思了現場表演時 Portastudio 的使用,因為他們的音樂變得更加複雜: 我們播放的曲目是根據固定計劃分配的:例如,在《The Robots》中,曲目 1(與所有歌曲一樣)用於同步信號,曲目 2 是 Ralf 錄製的 Minimoog 貝司序列,曲目 3 是用於 Florian 的聲碼器,基本鼓模式位於曲目 4。正如我們在電視節目中的表現一樣,Ralf 在舞台上與 Florian 的聲碼器並行地跟著半回放演唱,講俄語部分並演奏。斷奏旋律在他的 Minimoog 上播放。我在合成器上現場提供了風琴,Wolfgang 在 Triggersumme 上打開了一些鼓填充,Florian 在頂部添加了現場聲碼器。在俄語部分,他與拉爾夫分享了電動機的聲音。順便說一句,在我們 1981 年的巡演中,我只在“Autobahn”中演奏電子打擊樂。 來源: 機器的聲音:我在發電廠及其他地方的生活 卡爾·巴托斯 巴托斯還揭示了一些與 Kraftwerk 相關的政治問題,例如版稅的分配、自行車和音樂之間的平衡,以及被禁止探索其他創意途徑。例如,他講述了當試圖記錄時事情發生的變化 科技流行樂,後續…

  • Nous confondons deux types d’AGI

    Je pense que le plus gros problème du débat sur l’AGI est que nous confondons deux types d’AGI. Je propose de les réfléchir et d’en discuter comme deux choses différentes : AGI douce: Un système d’IA implémenté en tant que projet produit/OSS qui émule suffisamment bien la généralité de l’apprentissage pour remplacer les travailleurs du savoir….

  • Pergi Tanpa Cabang · Felix Geisendörfer

    Diterbitkan: 3 Desember 2021 Sepertinya postingan saya sebelumnya berhasil dan banyak dari Anda telah mengirimkan solusi Anda sendiri melalui twitter. Sebelum saya melanjutkan untuk memilih hari lain sebagai tantangan, saya ingin melakukan sedikit tindak lanjut untuk hari 1-1. Solusi Valentin Deleplace Mari kita mulai dengan melihat kemenangannya larutan dari Valentin Deleplace yang mencapai hasil spektakuler…

  • Como fazer a voz de Bane

    Bane durante a famosa cena de luta subterrânea (clique em tamanho real) Não é meu tipo normal de conteúdo, obviamente, mas há uma linha específica em um filme que me deixou extremamente interessado em vozes! Eu sempre amei vozes, mas essa realmente me pegou. Foi Bane de um dos filmes do Batman. E ele disse:…

Deixe um comentário

O seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios marcados com *