interpolation

2012-05-04 10:45 pm
If the nth derivative of f(x) is continuous and a polynomial P(x) of degree less than n satisfies f(xk)=P(xk), where xk=x1, x2, ..., xn are n distinct real values,
show that f(x)=P(x)+(x-x1)(x-x2)...(x-xn)* f^(n)(a) /n!
for some a (independent on x).
更新1:

Sorry! a is dependent on x.

更新2:

Yes! x in min(x1~xn) ~ max(x1~xn).

回答 (3)

2012-05-05 6:30 am
Write down your answers plz., or this question may be discarded.
2012-05-04 11:29 pm
我剛想說怎麼可能?反例隨便舉。Tietz extension 就可以造出無窮個例子了。

2012-05-04 15:39:26 補充:
a depends on x 是一定的,不過還是不對吧,你的 x 要不要有一個範圍呢?即在 {x_1, ..., x_n} 的最大值及最小值之間?

2012-05-04 17:43:55 補充:
那些點屬於一個 compact interval [a, b] 就可以了。這題可利用 Rolle's Theorem 輕易證明,即如果 f 為可微,在 [a, b] 內最少有 n (>1) 個相異零點,則其微分 f' 在 [a, b] 內會有最少 (n-1) 相異零點。

2012-05-04 22:33:08 補充:
這題簡單,應該很多人會。無人理會再給你打上去吧。

2012-05-06 10:49:32 補充:
確切地說,定理如下:

令 f ∈ C^{n}[c, d],P(x) 為一多項式,deg P(x) ≤ (n-1),f(x_k) = P(x_k),其中 x_1, ..., x_n ∈ [c, d] 為 n 個相異點。證明對任意 x ∈ [c, d],存在 a ∈ [c, d],使得:

f(x) - P(x) = (1/n!)f^n(a) ∏_{k=1→n} {(x-x_k} 。

2012-05-06 10:57:44 補充:
【證明】

如果 x 為 {x_1, ..., x_n} 中任何一點,命題顯然而見。

給定 x ∈ [c, d]\{x_1, ..., x_n},為方便,在 [c, d] 上定義:

u(t) = ∏_{k=1→n} {(t-x_k};

g(t) = f(t) - P(t) - {f(x) - P(x)}{u(t)/u(x)}。

顯然,g ∈ C^{n}[c, d],則 g 至少有 (n+1) 個相異零點〔除了那些 x_k 外,還有 x〕。

由 Rolle 定理〔重覆用〕,得 g^n(t) 在 [a, b] 內最少有一個回零點,令 g^n(a) = 0。

2012-05-06 11:25:26 補充:
由於 deg P(t) ≤ (n-1),微分 n 次後即得:

g^n(t) = f^n(t) - (n!){f(x) - P(x)}/u(x)。

代入 t = a 即得:

0 = f^n(a) - (n!){f(x) - P(x)}/u(x);

即 f(x) - P(x) = (1/n!)f^n(a)u(x) 為命題所求。

2012-05-06 11:38:18 補充:
更正:

010 意見中的【證】中的第二行,該為:

給定 x ∈ [c, d] - {x_1, ..., x_n},

本來有一個 backslash 的符號的,發現知識加會令其自動消失了。

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我原先沒去看,但其實證明與回答者是一樣的。我沒必要再貼上回答區。


收錄日期: 2021-04-24 10:08:45
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20120504000051KK00293

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