Интерполяционные формулы Ньютона

Рассмотрим случаи, когда интерполируемая функция y=f(x) задается в равноотстоящих узлах так, что = x₀ +ih, где h – шаг интерполяции, а i = 0, 1, …, n.
В этом случае для нахождения интерполяционного многочлена могут применяться формулы Ньютона, которые используют конечные разности.

Конечные разности

Конечной разностью первого порядка называется разность Dy_i=y_i+1-y_i,где y_i+1= f(x_i+h) и y_i = f(x_i). Для функции, заданной таблично в (n+1) узлах,i = 0, 1, 2, …, n, конечные разности первого порядка могут быть вычислены в точках 0, 1, 2,…, n-1:

Используя конечные разности первого порядка, можно получить конечные разности второго порядка:

Отметим, что любые конечные разности можно вычислить через значения функции в узлах интерполяции, например:

(1.3.3-1)

Для конечной разности k-го порядка в узле с номером iсправедлива формула,позволяющая вычислять конечные разности с помощью таблицы конечных разностей:

.

Следует отметить, что по величине конечных разностей можно сделать вывод о степени интерполяционного полинома, описывающего таблично заданную функцию. Если для таблицы с равноотстоящими узлами конечные разностиk-го порядка постоянны или соизмеримы с заданной погрешностью, то функцию можно представить многочленом k-й степени.

Рассмотрим, например, таблицу конечных разностей для многочлена y=x²-3x+2.

Таблица 1.3.3-1

В данном примере конечные разности третьего порядка равны нулю, а все конечные разности второго порядка равны 0.08. Это говорит о том, что функцию, заданную таблично, можно представить многочленом второй степени.

Введя понятие конечных разностей, рассмотрим еще две формы записей интерполяционных полиномов.