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Interpolación polinomial de Lagrange, Resúmenes de Matemáticas

El método de interpolación polinomial de lagrange, que permite encontrar un polinomio de grado n-1 que pase por n puntos de una función tabular. Se explica cómo calcular los coeficientes del polinomio a partir de las diferencias divididas, y se muestra la ecuación final del polinomio interpolador. Este método es útil para aproximar el comportamiento de una función a partir de un conjunto discreto de puntos, y tiene aplicaciones en áreas como la ingeniería, la física y las matemáticas aplicadas. El documento podría ser de interés para estudiantes de carreras como matemáticas, física, ingeniería y ciencias de la computación, que necesiten aprender técnicas de interpolación numérica.

Tipo: Resúmenes

2022/2023

Subido el 14/06/2023

jhon-richard-alarcon-chuquizuta-1
jhon-richard-alarcon-chuquizuta-1 🇵🇪

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bg1
X Y
x1
y1
x2
y2
x3
y3
x4
y4
. .
. .
. .
yn
Se busca un polinomio que pase por cada uno de los puntos de la función tabular. Si la tabla
contiene n puntos, el polinomio será de grado n−1 o menor. A partir de un tipo de diferencias
denominadas diferencias divididas que, en general, tienen la siguiente forma:
f ´
(
x
)
=f
(
b
)
f(a)
ba
f
[
xixi1
]
=f
(
xi
)
f(xi1)
xixi1
La ecuación (1) es un polinomio de grado n−1; los coeficientes deben determinarse de tal
manera que el polinomio pase por todos y cada uno de los puntos de la función tabular. Se
propone evaluar la ecuación (1) en el punto x =
x1
:
y1=A1
(
x1x2
)(
x1x3
) (
x1x4
)
...(x1xn)
Despejando la incógnita
A1
:
A1=y1
(
x1x2
) (
x1x3
) (
x1x4
)
...(x1xn)
Valuando a 1 ahora en el punto x =
x2
y despejando a la incógnita:
A2=y2
(
x2x1
) (
x2x3
) (
x2x4
)
...(x2xn)
Repitiendo el proceso consecutivamente hasta llegar al punto x =
xn
:
An=yn
(
xnx1
) (
xnx3
) (
xnx4
)
...(xnxn1)
pf2

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X Y x 1 y 1 x 2 y 2 x 3 y 3 x 4 y 4

.. .. .. xn yn Se busca un polinomio que pase por cada uno de los puntos de la función tabular. Si la tabla contiene n puntos, el polinomio será de grado n−1 o menor. A partir de un tipo de diferencias denominadas diferencias divididas que, en general, tienen la siguiente forma: f ´ ( x )= f ( b )− f ( a ) ba

f [ xi − xi − 1 ]=

f ( xi )− f ( xi − 1 )

xixi − 1 La ecuación (1) es un polinomio de grado n−1; los coeficientes deben determinarse de tal manera que el polinomio pase por todos y cada uno de los puntos de la función tabular. Se propone evaluar la ecuación (1) en el punto x = x 1 :

y 1 = A 1 ( x 1 − x 2 )( x 1 − x 3 ) ( x 1 − x 4 ) … ...( x 1 − xn )

Despejando la incógnita A 1 : A 1 = y 1

( x 1 − x 2 ) ( x 1 − x 3 ) ( x 1 − x 4 ) …^ ...( x 1 − xn )

Valuando a 1 ahora en el punto x = x 2 y despejando a la incógnita: A 2 = y 2

( x 2 − x 1 ) ( x 2 − x 3 ) ( x 2 − x 4 ) … ...( x 2 − xn )

Repitiendo el proceso consecutivamente hasta llegar al punto x = xn : An = yn

( xn −^ x 1 ) ( xn − x 3 ) ( xn − x 4 ) …^ ...(^ xn − xn − 1 )

Sustituyendo todos estos resultados en la ecuación original 1: y =

( x 1 − x 2 ) ( x 1 − x 3 ) ( x 1 − x 4 ) …^ ...( x 1 − xn )

( x 1 − x 2 ) ( x 1 − x 3 ) ( x 1 − x 4 ) …^ ...( x 1 − xn )^

y 1 + ¿

( x 1 − x 2 ) ( x 1 − x 3 ) ( x 1 − x 4 ) …^ ...(^ x 1 − xn )

( x 2 − x 1 ) ( x 2 − x 3 ) ( x 2 − x 4 ) …^ ...(^ x 2 − xn )^

y 2 +¿

( x 1 − x 2 ) ( x 1 − x 3 ) ( x 1 − x 4 ) …^ ...( x 1 − xn )

( x 3 − x 1 ) ( x 3 − x 2 ) ( x 3 − x 4 ) …^ ...( x 3 − xn )^

y 3 + ¿ . . .

( x − x 1 ) ( x −^ x 3 ) ( x − x 4 ) … ...(^ x^ − xn − 1 )

( xn − x 1 ) ( xn −^ x 3 ) ( xn − x 4 ) … ...( xn −^ xn − 1 )^

yn