به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

recursive computation of lagrange basis polynomial

در نشریات گروه عمران
تکرار جستجوی کلیدواژه recursive computation of lagrange basis polynomial در نشریات گروه فنی و مهندسی
تکرار جستجوی کلیدواژه recursive computation of lagrange basis polynomial در مقالات مجلات علمی
  • احسان نکوزاده چهارمحالی*

    در مباحث مربوط به تیوری تقریب، برای تقریب زدن یک تابع پیچیده با استفاده از یک چندجمله ای، از درون یابی استفاده می شود. برای به دست آوردن ضابطه ی چندجمله ای مورد نظر از روش های مختلفی می توان استفاده کرد. یکی از روش های مرسوم در محاسبه ی چندجمله های درون یاب، روش درون یابی لاگرانژ است. به علاوه در این نوع مسایل نحوه ی توزیع نقاط گرهی یکی از عوامل تاثیرگذار بر دقت درون یابی است؛ به عنوان مثال اگر برای تقریب زدن یک تابع با استفاده از چندجمله ای ها، از نقاط گرهی هم فاصله استفاده شود، دقت درون یابی در ابتدا و انتهای بازه ی نمونه برداری مطلوب نخواهدبود. برای غلبه بر این مشکل باید نحوه ی توزیع نقاط گرهی به گونه ای باشد که در ابتدا و انتهای بازه ی درون یابی نسبت به مرکز بازه از تراکم بیشتری برخوردار باشند. یک نمونه از مجموعه نقاطی با این شرایط، مجموعه ی ریشه های چندجمله ای های چبیشف هستند که به نقاط گرهی چبیشف معروف اند. با استفاده از این نقاط به عنوان نقاط گرهی، دامنه ی نوسان های چندجمله ای در دو طرف بازه ی درون یابی بسیار کوچک خواهدبود که این مساله موجب افزایش دقت درون یابی می شود. با توجه به کاربردهای ذکرشده برای استفاده از نقاط چبیشف در این نوع مسایل درون یابی، در این مقاله یک رابطه ی بازگشتی برای محاسبه ی توابع پایه ی لاگرانژ با استفاده از این نقاط ارایه می شود. با استفاده از این روش تعداد عملگرهای محاسباتی مورد نیاز جهت به دست آوردن توابع پایه ی لاگرانژ، تا حد قابل توجهی کاهش می یابد. از این رو انتظار می رود که با به کارگیری این روش ، سرعت انجام محاسبات در فرآیند درون یابی افزایش یابد. برای بررسی این مساله در ادامه ی مقاله، توابع پایه ی لاگرانژ در یک مساله ی درون یابی با استفاده از هر دو روش محاسبه شدند. پس از محاسبه ی این توابع برای تمام اعداد صحیح در بازه ی]1000,1[و برای چندجمله ای های از درجه ی 1 تا 10، مشخص شد که استفاده از روش بازگشتی در محاسبات، تا چند برابر سریع تر از روش معمولی است؛ به گونه ای که برای چندجمله ای درجه ی 1 روش بازگشتی 3/1 برابر سریع تر از روش معمولی بوده است. با افزایش درجه ی چندجمله ای این اختلاف افزایش یافته و برای چندجمله ای درجه ی 10 روش بازگشتی تا 3 برابر سریع تر از الگوریتم معمولی عمل کرده است؛ بنابراین استفاده از روش ارایه شده به خصوص در مواردی که از چندجمله ای های با درجات بالا برای درون یابی استفاده می شود، کاملا توجیه پذیر است.

    کلید واژگان: تئوری تقریب، درون یابی لاگرانژ، محاسبه ی بازگشتی توابع پایه ی لاگرانژ، نقاط گرهی چبیشف، نقاط گرهی هم فاصله
    E. Nekouzade Chaharmahali*

    Interpolation is the process of estimating unknown values that are located between known values. Usually this process is done using different kinds of continuous functions. One of the most common types of continuous functions which can be used for interpolation, are polynomials. In approximation theory polynomial interpolation is utilized to approximating a complex function using a polynomial. In this issue polynomial coefficients can be determined using different computing methods. The basic procedure to determining the coefficients, is solution of vandermonde system. The system however, has only theoretical significance, since its solution by numerical methods is ill-advised on all counts (computational effort, storage requirement, accuracy). This is the reason to using some alternative methods such as Newton and Lagrange. These methods are two well-known representations of the unique interpolation polynomial. Newton representation is based on determining divided differences, while the other one is a very elegant alternative representation of Newtons general formula that does not require the computation of finite or divided differences. Lagrange representation can be utilized for any sets of interpolating points. In some cases Lagrange representation is used for interpolating between equidistant nodes. For example in GNSS positioning it is a common issue to find the satellites position using the coordinates are given in 15 minutes constant interval. generally computing Lagrange basis polynomial using current method requires O(n2) operations. So when we use polynomials with high degrees for interpolation, we expect a significant increase of computational effort. According to this issue in the last article we introduced a recursive algorithm to obtaining Lagrange coefficients using equidistant nodes. By the use of this algorithm, we had a significant improvement in computations speed. Despite the usage of equidistant interpolation, it is not a good idea to use evenly spaced points to approximating a function. Because in such a situation interpolated polynomial has wild oscillations near the edges of interpolation interval and does not converge to the main function, specially in high order polynomials. This nonconvergence is called Runge phenomenon. To avoiding this problem, other sets of interpolating points should be used, with more density at the end points of interval. The simplest examples of such a point sets, are the families of Chebyshev points. These points are set of zeros of the Chebyshev polynomial. By using Chebyshev nodes, interpolation will be more accurate. Since unwanted oscillations are gone. Due to the mentioned advantages of Chebyshev nodes, in this paper we are going to introduce a recursive algorithm  to obtaining Lagrange coefficients using these sets of points. computing Lagrange basis polynomial using this method requires O(n) operations unlike the current method. So by the use of recursive algorithm, we expect speed increase in computations process. To investigating this issue we obtained Lagrange basis polynomial for all integer numbers within [1,1000] interval. All of coefficients were computed for different polynomial degrees from 1 to 10 using MATLAB. In the following we recorded calculating times for both of computing algorithms and also for different polynomial degrees. After checking computing times we found a significant increase in processing speed by the use of recursive method. Although this method reduces processing time for all polynomial degrees, it is more effective when we use polynomials with high degrees. In other words when we use a polynomial with degree of one, the recursive algorithm is 1/3 times faster in comparison with usual algorithm; But when we use a polynomial in degree of 10, it is 3 times faster. So we conclude that it is logical to use this algorithm specially when we use high degree polynomials for interpolation.

    Keywords: Approximation Theory, Lagrange Interpolation, Recursive Computation of Lagrange Basis Polynomial, Chebyshev Nodes, Equidistant Nodes
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال