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插值和拟合区别

插值和拟合区别
运输1203黎文皓通过这个学期的《科学计算与数学建模》课程的学习,使我掌握了不少数学模型解决实际问题的方法,其中我对于插值与拟合算法这一章,谈一谈自己的看法可能不是很到位,讲得不好的地方也请老师见谅。

首先,举一个简单的例子说明一下这个问题。

如果有100个平面点,要求一条曲线近似经过这些点,可有两种方法:插值和拟合。

我们可能倾向于用一条(或者分段的多条)2次、3次或者说“低次”的多项式曲线而不是99次的曲线去做插值。

也就是说这条插值曲线只经过其中的3个、4个(或者一组稀疏的数据点)点,这就涉及到“滤波”或者其他数学方法,也就是把不需要90多个点筛选掉。

如果用拟合,以最小二乘拟合为例,可以求出一条(或者分段的多条)低次的曲线(次数自己规定),逼近这些数据点。

具体方法参见《数值分析》中的“线性方程组的解法”中的“超定方程的求解法”。

经过上面例子的分析,我们可以大致的得到这样一个结论。

插值就是精确经过,拟合就是逼近。

插值和拟合都是函数逼近或者数值逼近的重要组成部分。

他们的共同点都是通过已知一些离散点集M上的约束,求取一个定义在连续集合S(M包含于S)的未知连续函数,从而达到获取整体规律目的,即通过"窥几斑"来达到"知全豹"。

所谓拟合是指已知某函数的若干离散函数值{f1,f2,…,fn},通过调
整该函数中若干待定系数f(λ1, λ2,…,λ3), 使得该函数与已知点集的差别(最小二乘意义)最小。

如果待定函数是线性,就叫线性拟合或者线性回归(主要在统计中),否则叫作非线性拟合或者非线性回归。

表达式也可以是分段函数,这种情况下叫作样条拟合。

而插值是指已知某函数的在若干离散点上的函数值或者导数信息,通过求解该函数中待定形式的插值函数以及待定系数,使得该函数在给定离散点上满足约束。

从几何意义上将,拟合是给定了空间中的一些点,找到一个已知形式未知参数的连续曲面来最大限度地逼近这些点;而插值是找到一个(或几个分片光滑的)连续曲面来穿过这些点。

不过是插值还是拟合都是建立在一定的数学模型的基础上进行的。

多项式插值虽然在一定程度上解决了由函数表求函数的近似表达式的问题,但是在逼近曲线上有明显的缺陷,很可能不能很好的表示函数的走向,存在偏差,在实际问题中我们往往通过函数近似表达式的拟合法来得到一个较为准却的表达式。

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