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과학

플로터 호르만 보간

플로터 호르만 보간과학
영문명
Floater-Hormann interpolation
표현
무게중심 유리함수
차수 선택
n개 절점에서 0≤d<n
다항 보간 특수형
d=n−1
플로터 호르만 보간은 이웃한 점들로 만든 낮은 차수 다항식들을 결합하는 유리함수 보간법이다. 서로 다른 실수 절점에 대한 표준 구성은 실수축의 극점 없이 데이터를 통과하도록 설계된다.

국소 다항식을 결합하기

순서대로 놓인 n개의 절점에서 연속한 d+1개 점을 통과하는 최대 d차 다항식들을 만든다. 가능한 묶음은 n−d개이며, 이를 위치에 따른 결합식으로 합쳐 하나의 유리함수를 구성한다. 예를 들어 n=5,d=2이면 세 점씩 사용한 다항식 세 개를 결합한다. 구간마다 다른 식을 단순히 선택하는 구간별 다항 보간과는 다르다.

무게중심 표현과 절점

계산에는 r(x)=[Σw_i y_i/(x−x_i)]/[Σw_i/(x−x_i)] 형태를 사용할 수 있다. 표기는 무게중심 다항 보간과 비슷하지만 가중치의 구성과 결과 함수의 종류가 다르다. 절점 x=x_i에서는 분모가 0인 항을 그대로 계산하지 않고 r(x_i)=y_i로 평가한다. 이 표현상의 나눗셈과 실제 함수의 극점을 혼동하지 않는다.

극점이 없어도 진동은 가능하다

실수축에 극점이 없다는 조건이 모든 보간값이 관측값 범위 안에 머문다는 뜻은 아니다. 예를 들어 세 절점 0,1,2와 값 0,1,4에서 d=0의 가중치를 1,−1,1로 두면 x=1/2의 분모는 10/3,분자는 −2/3이다. 따라서 결과는 −1/5다. 관측값이 모두 0 이상이어도 중간값은 음수가 될 수 있다.

차수 선택과 다항 보간

d=n−1이면 모든 점을 사용하는 하나의 다항식만 남아 다항 보간과 같아진다. n=5이면 d=4가 이 경우다. 작은 d는 더 작은 이웃 묶음을 사용하지만, 낮은 차수를 택했다는 사실만으로 임의의 자료에서 정확도가 보장되지는 않는다. 실수 절점에서의 극점 성질을 복소수 절점이나 복소 평면 전체의 성질로 확장해서도 안 된다.

관련 문서

무게중심 다항 보간 / 라그랑주 보간 / 보간 / 유리함수 / 룽게 현상 / 다항식