Сплайн-інтерполяція

Сплайн – це група сполучених кубічних багаточленів, в місцях сполучення яких перша та друга похідні безперервні. Такі функції звуться кубічними сплайнами. Для їх побудування необхідно задати коефіцієнти, які однозначно визначають поліном у проміжку між двома точками.

Наприклад, у випадку, який показаний на рисунку 1.3.1, необхідно задати всі кубічні функції В найбільш загальному випадку ці багаточлени мають такий вигляд:

i=1,2,...,m (1.25)

де – постійні, які визначені вказаними умовами (j= 1,2,3,4).

Перші (2m) умов потребують, щоб сплайни стикалися в заданих точках:

, i=1, 2,..., m,

, i=0, 1,..., m-1. (1.26)

Наступні (2m-2) умов потребують, щоб в місцях дотику сплайнів були рівні перші та другі похідні

i=1,..., m-1, (1.27)

i=1,..., m-1.

Система алгебраїчних рівнянь має розв’язок, якщо кількість рівнянь дорівнює кількості невідомих. Для цього необхідні ще два рівняння. Як правило, використовують такі додаткові умови:

(1.28)

Отриманий таким чином сплайн зветься “природним кубічним сплайном”.

В багатьох випадках метод сплайнів є найбільш зручним, тому що це дозволяє отримати аналітичну кусково-поліноміальну функцію. Існують сплайни більш вищих порядків. Вживання цього методу можливо і в інших галузях обчислювальної математики, наприклад, в чисельному інтегруванні і розв’язанні диференціальних рівнянь.