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线性代数的应用实例PPT课件
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线性代数的应用实例
1. 多项式插值与拟合
问题 下表给出了平面坐标系中五个点的坐标。
( 1 )请过这五个点作一个四次多项式函数,
并求 x=5 时的函数值。用 MATLAB 绘制多项式函数
曲线、通过已知点及插值点。
( 2 )请根据这五个点,拟合一个二次多项式函数,
x 0 1 2 3 4
y -27 0 21 0 -75
2 3 4
4 0 1 2 3 4
( )p x a a x a x a x a x
2
2 0 1 2
( )p x a a x a x
一、 线性方程组
解:( 1 )根据已知条件,把五个点的坐标值分别代入四次
多项式函数,可以得到如下线性方程组:
其中矩阵:
2 3 4
0 1 2 3 4
2 3 4
0 1 2 3 4
2 3 4
0 1 2 3 4
2 3 4
0 1 2 3 4
2 3 4
0 1 2 3 4
0 0 0 0 27
1 1 1 1 0
2 2 2 2 21
3 3 3 3 0
4 4 4 4 75
a a a a a
a a a a a
a a a a a
a a a a a
a a a a a
Aa = y
2 3 4
0
2 3 4
1
2 3 4
2
2 3 4
3
2 3 4
4
27
1 0 0 0 0
0
1 1 1 1 1
, ,
21
1 2 2 2 2
0
1 3 3 3 3
75
1 4 4 4 4
a
a
a
a
a
A a y
系数矩阵 A 的行列式为范德蒙 (Vandermonde) 行列式,
且五个坐标点的横坐标各不相同,则该行列式不等于零,
所以方程组有唯一解。
syms a0 a1 a2 a3 a4
eq1=sym(‘a0=-27’);
eq2=sym(‘a0+a1+a2+a3+a4=0');
eq3=sym(' a0+2*a1+2^2*a2+2^3*a3+2^4*a4=21 ');
eq4=sym(' a0+3*a1+3^2*a2+3^3*a3+3^4*a4=0 ');
eq5=sym(' a0+4*a1+4^2*a2+4^3*a3+4^4*a4=-75 ');
[a0 a1 a2 a3 a4]=solve(eq1,eq2,eq3,eq4,eq5)
MATLAB 代码为:
A=[1,0,0,0,0;1,1,1,1,1;1,2,2^2,2^3,2^4;1,3,3^2,3^3,3^4;1,4,4^2,4^3,4^4]
y=[-27;0;21;0;-75]
U=rref([A,y])
或
syms a0 a1 a2 a3 a4
eq1=sym(‘a0=-27’);
eq2=sym(‘a0+a1+a2+a3+a4=0');
eq3=sym(' a0+2*a1+2^2*a2+2^3*a3+2^4*a4=21 ');
eq4=sym(' a0+3*a1+3^2*a2+3^3*a3+3^4*a4=0 ');
eq5=sym(' a0+4*a1+4^2*a2+4^3*a3+4^4*a4=-75 ');
[a0 a1 a2 a3 a4]=solve(eq1,eq2,eq3,eq4,eq5)
MATLAB 代码为:
A=[1,0,0,0,0;1,1,1,1,1;1,2,2^2,2^3,2^4;1,3,3^2,3^3,3^4;1,4,4^2,4^3,4^4]
y=[-27;0;21;0;-75]
U=rref([A,y])
或
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