Материал: obrazets_vypolnenia_laboratornykh_rabot_2_semestr

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Построение аппроксимирующей функции с помощью команды Поиск решения Формулы

1Данные/Поиск решения

2Целевая ячейка $G$7-минимальное значение

3Изменяемая ячейка $C$2:$E$2

4Выполнить

Результат

Интерполяция

Метод неопределѐнных коэффициентов

Название метода

Система для нахождения коэффициентов

Ответ

 

 

 

полинома

 

 

Метод

полином 1 степени

P1(x)=a0+a1*x

неопределѐнных

 

 

a

a x

y

 

 

коэффициентов

 

 

0

1

0

0

 

(интерполяция)

 

 

a0

a1

x1

y1

 

 

полином 2 степени

P2(x)=a0+a1*x+a2*x2

 

 

a a x a x2

y

 

 

 

 

0

1

0

2

0

0

 

 

a0 a1 x1 a2 x12 y1

 

 

a a x a x2

y

 

 

 

0

1

2

2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ручной счет Интерполяция полином 1 степени.

Зададим общий вид полинома 1 степени P1(x)=a0+a1*x. Выберем для построения 0- ю точку и 3-ю точку. Для нахождения коэффициентов полинома необходимо решить систему линейных уравнений

a0 a1 x0 y0a0 a1 x3 y3

Получаем систему:

a

0.2 a 0.1

 

 

0

 

1

 

 

 

a0 0.85 a1 0.9

 

Запишем систему в матричном виде.

1

 

0,2

a0

 

0,1

1

0,85

a

 

0,9

 

 

 

1

 

 

 

Решим систему методом Гаусса.

1

 

 

0,2

0,1

 

 

 

Перепишем 1- е уравнение без изменений, а из 2-е уравнения вычтем 1-е

1

0,85

0,9

 

1

 

 

0,2

0,1

уравнения и результат запишем на место второго уравнения. Получим систему

0

0,65

0,8

.

 

 

 

 

a0 0,2a1 0,1

.

Запишем полученные данные в виде системы линейных уравнений:

0,65a 0,8

 

 

 

1

 

Из 2-го уравнения найдѐм a

0,8

. Получим a 1,231. Из 1-го уравнения найдѐм

 

 

 

1

1

 

 

0,65

a0 0,1 0,2 a1 . a0 0,1 0,2 1,231

a0 0,146 .

Запишем найденное уравнение P1(x) 0,146 1,231 x .

Найдѐм отклонения полученного полиномаP1(x) от заданных точек y.

В 0-ой точке

O0 P1( x0 ) y0

P1(x0 ) 0,146 1,231 x0

P1( 0,2 ) 0,1

O0 0,1 0,1 0

В 1-ой точке

O1 P1( x1 ) y1

P1(x1 ) 0,146 1,231 x1

P1(0,4) 0,346

O1 0,346 0,5 0,154

В 2-ой точке

O2 P1( x2 ) y2

P1(x2 ) 0,146 1,231 x2

P1(0,7) 0,715

O2 0,715 0,6 0,115

В 3-ей точке

O3 P1( x3 ) y3

P1(x3 ) 0,146 1,231 x3

P1( 0,85) 0,9

O3 0,9 0,9 0

В 4-ой точке

O4 P1( x4 ) y4

P1(x4 ) 0,146 1,231 x4

P1(1) 1,084

47

O4 1,085 0,7 0,385

Построим график функции P1( x ) и отметим исходные точки на этом же графике

Интерполяция

у

1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O4

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P1(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

O1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0,2

0,4

0,6

0,8

 

1

1,2

 

 

 

 

 

х

Реализация метода в Mcad

Метод неопределѐнных коэффициентов(полином 1- ой степени P1(x)=a0 + a1 x)

 

0.2

 

 

 

 

0.

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

0.

5

 

x 0.7

 

 

y 0.

6

 

0.85

 

 

 

 

0.

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

0.

7

 

 

1

x

 

 

y

0

 

 

 

C

 

0

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

1

x

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

a C 1 D

 

 

 

 

 

 

 

 

0.146

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.231

 

 

 

 

 

 

Исходные данные

i 0 4

Матрицы C и D для системы линейных уравнений

Решение системы линейных уравнений нахождение коэффициентов а0 и а1

P1(x) a0 a1 x

Вычисление ошибки интерполяции

Oi P1 xi yi

Oi

Интерполирующая функция

 

 

График найденного полинома и

 

исходных точек

 

 

1.5

 

 

y i

1

 

 

P1 xi

0.5

 

 

 

 

 

 

0 0

0.5

1

 

 

xi

 

Реализация в программе MS Excel Построение интерполирующей функции с помощью тренда

Линейная интерполяция

1.Ввести исходные данные – значения Х разместить в 1- й строке значения Y во второй строке.

2.Построить диаграмму по всем точкам (тип диаграммы – «Точечная»).

3.Для построения полинома 1-й степени P1(x)= a0 +ax выберем две точки (x0,

y0) и (x3, y3).

4.Добавим ряд из этих точек.

5.Построим для этого ряда линейный тренд и показать уравнение на диаграмме.

6.В позициях прогноз установить вперед- 0,5, назад – 0,5.

Ручной счет Интерполяция полином 2 степени.

Зададим общий вид полинома 2 степени P2(x)=a0+a1*x+a2*x2. Для нахождения коэффициентов полинома необходимо решить систему линейных уравнений

a0a0

a0

a1 x0 a2 x02 y0

a1 x1 a2 x12 y1

a1 x4 a2 x42 y4

a

0

0,2 a 0,22

a

2

0,1

 

 

1

 

 

 

 

Получаем систему: a0

0,4 a1 0,42

a2

0,5

 

 

 

2

a2 0,7

 

 

a0 1 a1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0,2 0,04

Запишем систему в матричном виде. 1

 

0,4

0,16

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

1

 

 

 

Решим систему методом Гаусса.

a0a1a2

 

 

0,1

 

0,5

 

 

 

 

0,7

1

0,2

0,04

 

0,1

 

 

 

 

0,4

0,16

 

0,5

 

Перепишем 1- е уравнение без изменений, а из 2-е уравнения вычтем 1-е

1

 

 

1

1

1

 

0,7

 

 

уравнение и результат запишем на место второго уравнения, из 3-го уравнения вычтем 1-е уравнение и результат запишем на место третьего уравнения.

1

0,2

0,04

 

0,1

 

 

 

 

0

0,2

0,12

 

0,4

 

В результате получаем систему.

 

0

0,8

0,96

 

0,6

 

 

 

 

 

 

. Выполним деление 2-е уравнение на 0,2 , 3-е уравнение на 0,8. В результате получим систему

1

0,2 0,04

 

0,1

 

 

0

1

0,6

 

2

 

 

 

. Перепишем 1-е и 2- е уравнение без изменений, из 3-го

 

0

1

1,2

 

0,75

 

уравнения вычтем 2-е уравнение и результат запишем на место третьего уравнения.

1

0,2 0,04

 

0,1

 

 

 

 

0

1

0,6

 

2

 

 

 

0

0

0,6

 

 

 

 

 

 

1,25

 

49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

0

0,2a 0,04 a

2

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Запишем полученные данные в виде системы линейных уравнений:

 

 

a 0,6 a

2

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6 a

2

1,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из 3-го уравнения найдѐм a2

1,25 . Получим a2 2,083 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из 2-го уравнения найдѐм a1 2 0,6 a2 .

 

a1 2 0,6 ( 2,083)

 

 

a1 3,25 .

 

 

 

 

Из 1-го уравнения найдѐм a0

0,1 0,2 3,25 0,04 ( 2,083) . a0 0,467 . Запишем найденное

уравнение P2(x) 0,467 3,25 x 2,083 x2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдѐм отклонения полученного полиномаP2(x) от заданных точек y.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В 0-ой точке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

P2( x

 

) y

0

P2(x ) 0,467 3,25 x

 

2,083 x

2

P2( 0,2 ) 0,1

O 0,1 0,1 0

0

0

 

0

 

0

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

В 1-ой точке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

P2( x

) y

 

 

P2(x ) 0,467 3,25 x 2,083 x 2

P2( 0,4 ) 0,5

O 0,5 0,5 0

1

1

1

1

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

В 2-ой точке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

P2( x

2

) y

2

P2(x

2

) 0,467 3,25 x

2

2,083 x

2

2

P2(0,7) 0,787

O 0,787 0,6 0,187

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

В 3-ей точке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

P2( x

 

) y

 

 

P2(x ) 0,467 3,25 x

 

2,083 x 2

 

P2(0,85) 0,791

 

 

 

 

 

 

3

3

3

3

 

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O3 0,791 0,9 0,109

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В 4-ой точке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O4 P2( x4 ) y4

P2(x4 ) 0,467 3,25 x4

2,083 x4

2

P2(1) 0,7

O4 0,7 0,7 0

Построим график функции P2( x ) и отметим исходные точки на этом же графике.

Интерполяция

у

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O4

 

 

 

 

 

 

 

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

O1

O2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P1(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0,2

0,4

0,6

0,8

 

 

1

1,2

 

 

 

 

 

х

Реализация метода в Mcad

Источник: https://studfile.net/preview/16700482/