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1、第二章内插法第1页,共22页,编辑于2022年,星期二根据已知的x值,查表可求得y值,但是表内不可能一一列出全部y值,当所求的函数值y正好在两表列数值之间,利用表列数据间的引数求y值的方法称为内插法。内插法:利用函数表册,根据任意居间引数查取相应函数的方法。第2页,共22页,编辑于2022年,星期二内插分类:a:按使用目的:正内插已知引数求函数;反内插已知函数求引数。第3页,共22页,编辑于2022年,星期二b:按引数的个数:单内插、双内插、三内插c:按函数的性质:线性内插、变率内插、高次内插第4页,共22页,编辑于2022年,星期二第一节 比例内插(线性内插)一比例单内插(一元函数yf(x)
2、)引数函数值x0yox1y11比例正内插已知x求y。yf(x)第5页,共22页,编辑于2022年,星期二比例内插公式:y yyy-010 x xxx-010 yy0 x xxx-010(y1 y0)y0yyxx1010-(x x0)O Ox x0 0y y0 0 x x1 1y y1 1x xy yf(x)f(x)x xy ya ac cd de eb b第6页,共22页,编辑于2022年,星期二比率内插的几何意义:用表列引数两点的直线代替曲线进行内插,即以弦代替曲线进行内插。结论:1)f(x)为线性函数,求得的y值没有误差2)f(x)为非线性函数,求得的y值有df误差O Ox x0 0y y
3、0 0 x x1 1y y1 1x xy yf(x)f(x)x xy ya ab bc ce ed df f第7页,共22页,编辑于2022年,星期二:只要在误差允许的范围内,均可采用线性内插。:对非线性函数,表间距越小,利用线性内插求得的函数值的误差越小。但是表的篇幅会增大。第8页,共22页,编辑于2022年,星期二例例2 21 11 1:某船静水力性能数据表部分内容如表:某船静水力性能数据表部分内容如表2-1-22-1-2:型吃水d(m)排水量(t)总载重量DW(t)5.005.205.405.6096004035100404475105004935109605395已知型吃水已知型吃水5
4、.255.25,求排水量和总载重量,求排水量和总载重量0dd1010-(dd0)10155t0dd1010-(dd0)4590tDWDW第9页,共22页,编辑于2022年,星期二2.比例反内插 内插的逆运算,yf(x),已知y求x?第10页,共22页,编辑于2022年,星期二二二.比例双内插(二元函数)比例双内插(二元函数)当函数有两个自变量时,用比例双内插求近似解。第11页,共22页,编辑于2022年,星期二例211:设物标高h,垂直角,水平距离Dh ctg,利用该式编表2-1-2如下:(1)求4,h13.4m时的D?h10203456.212.34.69.33.77.413.46.2DD0
5、(hh0)4.6(13.410)6.2nmile0101hh-DD-10206.43.9-第12页,共22页,编辑于2022年,星期二(2)求5,h13.4m时的D?h10203456.212.34.69.33.77.413.45.0DD0(hh0)3.7(13.410)5.0nmile0101hh-DD-10207.34.7-第13页,共22页,编辑于2022年,星期二求h13.4m,4.4时的D?10203456.212.34.69.33.77.413.46.25.05.74.4D6.2(4.44)5.7nmile452.60.5-第14页,共22页,编辑于2022年,星期二比例双内插的简
6、便算法XYx0 x1y0y1z00z10z01z11z=z00+)x(xxxzz0010010-)yy(yyzz0010001-+第15页,共22页,编辑于2022年,星期二h10203456.212.34.69.33.77.413.44.4Z4.6(13.410)(4.44)5.8nmile934620 10.-37465 4.-例213:求h13.4m,4.4时的D?z=z00+)x(xxxzz0010010-)yy(yyzz0010001-+5.85.8第16页,共22页,编辑于2022年,星期二第二节 变率内插 当函数是非线性函数时,如果用比例内插计算将会导致一定的计算误差,为了尽量减
7、小该误差,则引进了变率内插。第17页,共22页,编辑于2022年,星期二一一.变率单内插(一元函数)变率单内插(一元函数)已知比例内插计算公式:yy0(xx0)y1-y0 x1-x0yy0(xx0)dydx利用表中给出的函数变化率进行内插。将比例内插计算公式改写成变率内插公式:第18页,共22页,编辑于2022年,星期二l(1)用比例内插y5.5l(2)用x2变率内插ly44(2.32)5.2l(3)用x3变率内插ly96(2.33)4.8l(4)用yx2直接计算ly5.294684916234yxdydx例221:用yx2造表,求x2.3时的y?第19页,共22页,编辑于2022年,星期二分
8、析:比例内插误差大;x2的变率内插较准。结论:使用变率内插时,为减小误差,应使用最接近实际引数的表列引数所对应的函数为基准。第20页,共22页,编辑于2022年,星期二y yx xo of(x)f(x)x x0 0y y0 0 x x1 1y y1 1x xy yy yp py yx0 x0y yx1x1变率内插的几何意义:l l准确值yl l按x0变率内插,为yx0l l按x1变率内插,为yx1l l按比例内插,为ypl lyx0最接近准确值y。第21页,共22页,编辑于2022年,星期二综上所述查算由非线性函数造的函数表,不论用比例内插还是变率内插都会导致一定的误差。在精度允许的情况下可采用任意一种方法计算。在航海实际工作中大多数采用比例内插。第22页,共22页,编辑于2022年,星期二