[理学]第8章 数据插值、函数逼近问题的计算机求解课件.ppt
2022/12/6,1,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,第 8 章数据插值、函数逼近问题的计算机求解,薛定宇，陈阳泉著. 高等应用数学问题的MATLAB求解. 北京：清华大学出版社，2004CAI课件开发：刘莹莹，薛定宇,2022/12/6,2,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,主要内容,插值与数据拟合样条插值与数值微积分由已知数据拟合数学模型信号分析与数字信号处理基础,2022/12/6,3,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.1 插值与数据拟合,一维数据的插值问题已知样本点的定积分计算二维网格数据的插值问题二维一般分布数据的插值问题高维插值问题,2022/12/6,4,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.1.1 一维数据的插值问题8.1.1.1 一维插值问题的求解,2022/12/6,5,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-1】已知的数据点来自函数根据生成的数据进行插值处理，得出较平滑的曲线直接生成数据。,2022/12/6,6,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,7,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-2】编写一段程序，允许利用插值方法手工绘制一条光滑的曲线,2022/12/6,8,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,9,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.1.1.2 Lagrange 插值算法及应用,2022/12/6,10,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-3】,2022/12/6,11,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.1.2 已知样本点的定积分计算,编写函数：,2022/12/6,12,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-4】,比较梯形法和插值法：,求解,2022/12/6,13,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,已知 5 个不均匀分布的样本点：,样条插值的结果与理论之间的比较：,2022/12/6,14,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-5】,2022/12/6,15,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.1.3 二维网格数据的插值问题,2022/12/6,16,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-6】,2022/12/6,17,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,18,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,19,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.1.4 二维一般分布数据的插值问题,2022/12/6,20,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-7】,2022/12/6,21,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,22,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-8】,2022/12/6,23,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,24,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.1.5 高维插值问题,三维的网格数据:,维网格数据的生成:,2022/12/6,25,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-9】,2022/12/6,26,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.2 样条插值与数值微积分,样条插值的 MATLAB 表示基于样条插值的数值微积分运算,2022/12/6,27,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.2.1 样条插值的MATLAB表示8.2.1.1 三次样条函数及其MATLAB表示,2022/12/6,28,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,29,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-10】 已知其中的 150 个数据点，求此稀疏数据的三次样条插值结果,2022/12/6,30,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-11】,点，用三次样条插值的方法对这些数据进行拟合。,2022/12/6,31,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,分段多项式拟合结果,2022/12/6,32,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,处理多个自变量的网格数据三次样条插值类：,2022/12/6,33,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-12】,2022/12/6,34,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.2.1.2 B 样条函数及其MATLAB表示,2022/12/6,35,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-13】,2022/12/6,36,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,37,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.2.2 基于样条插值的数值微积分运算8.2.2.1 基于样条插值的数值微分运算,2022/12/6,38,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-14】,2022/12/6,39,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-15】,2022/12/6,40,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.2.2.2 基于样条插值的数值积分运算,2022/12/6,41,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-16】考虑 中较稀疏的样本点，用样条积分的方式求出定积分及积分函数。,2022/12/6,42,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.3 由已知数据拟合数学模型,多项式拟合连分式拟合有理式拟合 近似函数线性组合的曲线拟合方法最小二乘曲线拟合,2022/12/6,43,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.3.1 多项式拟合,2022/12/6,44,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-17】,2022/12/6,45,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,46,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-18】,2022/12/6,47,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,48,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.3.2 给定函数的连分式展开及基于连分式的有理近似,连分式的一般形式,2022/12/6,49,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,Cauer II 型连分式,2022/12/6,50,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,调用Maple的连分式展开函数提取前 n 级的分子、分母,2022/12/6,51,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-19】对 p 进行 20 级连分式展开,2022/12/6,52,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,53,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-20】对 进行10级连分式展开,2022/12/6,54,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,55,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,56,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.3.3 有理式拟合 近似,2022/12/6,57,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,58,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,59,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,60,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-21】,2022/12/6,61,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.3.4 函数线性组合的曲线拟合方法,2022/12/6,62,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,该方程的最小二乘解为:,其中,2022/12/6,63,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-22】,2022/12/6,64,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,65,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-23】,2022/12/6,66,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,67,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-24】,2022/12/6,68,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.3.5 最小二乘曲线拟合,2022/12/6,69,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,70,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-25】,2022/12/6,71,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,72,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-26】,2022/12/6,73,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,74,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.4 信号分析与数字信号处理基础,信号的相关分析快速Fourier变换滤波技术与滤波器设计,2022/12/6,75,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.4.1 信号的相关分析,2022/12/6,76,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-27】,2022/12/6,77,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,78,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-28】,2022/12/6,79,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,80,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,81,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-29】,2022/12/6,82,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.4.2 快速Fourier变换,2022/12/6,83,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,84,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-30】,2022/12/6,85,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.4.3 滤波技术与滤波器设计,【例8-31】,2022/12/6,86,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.4.3.1 线性滤波器的一般模型,2022/12/6,87,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,88,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,89,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-32】,2022/12/6,90,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,8.4.3.2 滤波器设计及MATLAB实现,2022/12/6,91,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,【例8-33】,2022/12/6,92,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,93,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,94,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,本章内容简介,2022/12/6,95,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,96,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,97,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,2022/12/6,98,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,由已知样本点去计算其他点函数值的方法称为数据插值。本章介绍了一维数据插值的方法及 MATLAB 求解，介绍了曲线平滑处理与基于样本数据的定积分计算还介绍了二维网格数据及一般分布数据的插值问题求解。,2022/12/6,99,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,着重介绍了两种常用的样条插值方法，如分段三阶样条插值及 B 样条插值方法及应用，并介绍了基于样条模型的微积分运算介绍了由已知样本点数据获得函数模型的方法，如给定数据的多项式拟合、函数的连分式展开及有理近似、 有理函数逼近、最小二乘曲线拟合方法等。,2022/12/6,100,高等应用数学问题的 MATLAB 求解东北大学信息学院,介绍了信号处理的基本内容，如信号的相关系数与相关函数计算、离散信号的快速 Fourier 变换及反变换等，来介绍了线性滤波器的基本概念及基于 MATLAB 语言的 Butterworth 滤波器设计与时域、频域分析。,
