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任意区间上Chebyshev多项式零点插值的误差估计及证明

2018-01-02张晓勇

数学学习与研究 2017年19期
关键词:研究

张晓勇

【摘要】基于Chebyshev正交多项式的零点,对标准区间[0,1]上的Lagrange插值进行误差估计并给予证明.在此基础上,又对任意区间上的Chebyshev多项式零点插值的误差进行估计.最后,通过实例指出:Chebyshev多项式零点插值能有效避免Runge现象的原因.

【关键词】Chebyshev多项式;零点插值;区间变换;误差估计

【基金项目】2016年河南省安阳学院项目,项目名称:基于容量网络的城市PM2.5点源扩散模式研究(201613504033).

函数逼近在纯数学、工程与物理学等诸多领域具有广泛的应用,而正交多项式作为函数逼近的重要工具之一,为求解f(x)∈C[a,b]的最佳平方逼近多项式提供了一整套理论与方法[1].常用的正交多项式主要有Legendre多项式、第一类Chebyshev多项式、第二类Chebyshev多项式、Laguerre多項式与Hermite多项式等[2].在Lagrange多项式插值逼近中,利用第一类Chebyshev多项式零点作为插值节点可有效避免Runge现象的出现,但是,由于Chebyshev多项式自身的特征,导致这种方法局限于区间[0,1],本研究将这种方法在任意区间[a,b]进行推广,并对其截断误差进行估计与证明.

一、Chebyshev正交多项式

(一)正交多项式的定义

从图中,可以看出:利用切比雪夫零点插值可以有效避免龙格现象,保证了拉格朗日插值多项式LC10(x)在整个区间上有效收敛于f(x).事实上,这里出现龙格现象的原因在于随着自变量x的绝对值不断增大,高次插值的振幅越来越大,而f(x)越来越靠近x轴从而导致出现龙格现象.但是,LC10(x)的插值节点在自变量x变化区间的端点处分布较为密集,故能有效避免龙格现象的出现.

三、总 结

本研究主要……

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