請問版上有數據分析的高手能幫我解答一下嗎?

2012-09-11 5:14 pm
Consider the problem of determining a polynomial P2(x) of degree 2 satisfying
P2(x0) = f(x0), P2'(x1) = f'(x1), P2(x2) = f(x2),

where f, x0, x1, x2 are given and x0 < x1 < x2. Does this problem have a solution for all given f in C1[x0, x2] and all x0, x1, x2 ? If so, find it; if not, give an example for which there
is no solution.

有點無法理解...問題的作者想問什麼...
更新1:

where f, x0, x1, x2 are given and x0 &lt; x1 < x2.的部分...有亂碼...應該是...where f, x0, x1, x2 are given and x0 < x1 < x2

回答 (3)

2012-09-14 8:40 am
✔ 最佳答案
假設所求 P2(x)=a2x^2+a1x+a0, 把經過三點代入
{P2(x0)=a2x0^2+a1x0+a0=f(x0)
{P2'(x1)=2a2x1+a1=f'(x1)
{P2(x2)=a2x2^2+a1x2+a0=f(x2)
寫成矩陣型態,(a2, a1, a0) 為所求未知向量
[x0^2 x0 1][a2]=[f(x0) ], 依序令成 Aa=b
[2x1 1 0][a1] [f'(x1)]
[x2^2 x2 1][a0] [f(x2) ]
則解 (a2, a1, a0) 存在三種狀況:
1. A^-1 存在,則有唯一解
[a2]=A^-1*b
[a1]
[a0]
其他狀況,若 A^-1 不存在:
則存在 E 屬於 R^3*3 使得 E*A 包含整列皆 0
E 其實等價於一連串列運算
假設 E*A 第 i 列皆為 0, i 屬於 {1, 2, 3}
2. 若 E*b 第 i 個數字也為 0 則無窮多解
3. 若 E*b 第 i 個數字不為 0 則無解
之前 Sam 大大提出意見當中
A=[1 -1 1], b=[0], 把 A 經過三個列運算得
[0 1 0] [0]
[1 1 1] [2]
E=[1 0 0][ 1 0 0][1 1 0]=[ 1 1 0]
[0 1 0][ 0 1 0][0 1 0] [ 0 1 0]
[0 -1 1][-1 0 1][0 0 1] [-1 -2 1]
E*A=[1 0 1], E*b=[0]
[0 1 0] [0]
[0 0 0] [2]
E*A 第三列都是 0, 但 E*b 第三個數字為 2
代表 0a2+0a1+0a0=2 無解
根據題目意思,只在意是否存在無解的 f, x0, x1, x2
因此是有的,希望以上回答對您有幫助
2012-09-12 8:32 am
Sorry!是where f, x0, x1, x2 are given and x0 < x1 < x2才對!
2012-09-12 6:46 am
條件:
where f, x0, x1, x2 are given and x0 &lt; x1 < x2.
有亂碼,
where f, x0, x1, x2 are given and** x0 &lt**; x1 < x2.
請重新PO一次。

2012-09-12 01:26:43 補充:
請自己先驗證:
f(x)=x^3+x^2
x0=-1, x1=0, x2=1
找不到滿足:
P2(x0) = f(x0), P2'(x1) = f'(x1), P2(x2) = f(x2)
之二次ˇ多項式P2(x)=Ax^2+Bx+C。

在何種條件下有解(唯一解,及無窮多組解),
何種條件下無解,比較詳細之想法及作法,
有時間再回答。

2012-09-14 21:19:31 補充:
醬油 ( 專家 4 級)的回答相當完整,我只做一些簡單之補充:
若令a=f(x0),b=f(x2),m=f`(x1),
P2(x)=Ax^2+BX+C
則 (I)若 x0+x2-2x1 不等於 0則有唯一解其中:
A= [b-a-m(x2-x0)]/[(x2-x0)(x0+x2-2x1)], B, C 請自己算。
(II) 若 x0+x2-2x1 = 0
則有(i)若 b-a-m(x2-x0) 不等於 0,則為矛盾方程組,無A,B,C之解;
(ii) 若 b-a-m(x2-x0)=0,則為相依方程組,有無窮多組A,B,C之解,即有無窮多個P2(x)滿足條件。

2012-09-14 21:21:06 補充:
[例如]f(x)=1-cos(x) x0=-pi/2, x1=0, x2=pi/2,
P2(x)=Ax^2-(A*(pi)^2/4-1) 任意之實數A(有無窮多個實數),
都滿足條件,
因為:
. f(-pi/2)=1,f(pi/2)=1,f`(0)=0;
P2(-pi/2)=1,P2(pi/2)=1,P2`(0)=0.

2012-09-14 21:35:20 補充:
這種問題一般歸類在近似理論,一般而言
一般之函數f(x)可能在研究(例如力學或其他問題)上太難時,
我們希望用一些較簡單(但不能太簡單,
如一次多項式p1(x)=ax+b時),但保有原函數的某些重要性質,
這時多項式是相當適當的選擇,次數則以不失研究要點下
越小越好。線性外,2次不失為一個選擇。


收錄日期: 2021-04-21 12:33:46
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20120911000015KK01219

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