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Interpolation

補間法・スプライン補間比較

ラグランジュ・ニュートン・三次スプライン・PCHIP・線形補間を同一グラフで比較。ルンゲ現象を直感的に体感できる。

データ点・設定
プリセット
データ点(最大10点)
x y
補間手法の選択
クエリ x 値

ラグランジュ基底

$$L(x)=\sum_{i=0}^n y_i \prod_{j\neq i}\frac{x-x_j}{x_i-x_j}$$
線形補間値
ラグランジュ値
スプライン値
条件数(概算)
補間値(クエリ x = 0.5

三次スプライン(自然境界)

各区間 $[x_i, x_{i+1}]$ で三次多項式 $S_i(x)$、連続条件:

$$S_i(x_{i+1})=S_{i+1}(x_{i+1}),\quad S_i'(x_{i+1})=S_{i+1}'(x_{i+1}),\quad S_i''(x_{i+1})=S_{i+1}''(x_{i+1})$$

自然境界:$S''(x_0)=S''(x_n)=0$

ルンゲ現象:等間隔ノードでの高次多項式補間($n\geq7$程度)で区間端付近に大振動が発生。

CAE連携: 材料試験データ(応力-ひずみ)のスプライン補間 / LS-DYNAの*DEFINE_CURVE / FEMポスト処理での節点間補間 / NURBSはBスプラインの有理拡張(形状補間)。単調データにはPCHIPが推奨。

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