B樣條函式

2021-08-08 21:14:34 字數 1522 閱讀 7799

給定節點ni

=0,記其上分片

k 次多項式、k−

1次連續可導函式構成的空間為

s 。顯然任意s∈

s 應有s(

x)=∑

i=0k

cixi

+1k!

∑i=1

n−1d

i[x−

ξi]k

+,其中[⋅

]+=max

。從此可看出

dims=k

+n,然而這個形式的基底為全域性的,其支撐並不區域性,故無法避免大數加小數的誤差。以下尋找

s 的區域性性基。要求s

的一函式組滿足在[ξ

0,ξn

]∖[ξ

p,ξq

] 外為零。設ϕ(

x)=∑

i=pq

di[x

−ξi]

k+,

即有0=∑

i=pq

di(x

−ξi)

k,x∈

[ξq,

ξn]

即0=∑

i=pq

diξj

i,0≤

j≤k.

當q−p=

k 時只有0解。當q−

p≥k+

1 時解空間維數為q−

p−k ,特別地,當q−

p=k+

1 時有解di

=∏j=

pj≠i

p+k+

11ξj

−ξi,

i=p,

⋯,p+

k+1. 記b

kp(x

)=∑i

=pp+

k+1⎡

⎣⎢⎢∏

j=pj

≠ip+

k+11

ξj−ξ

i⎤⎦⎥

⎥[x−

ξi]k

+ 為b樣條函式。一共有n−

k 個,顯然線性無關。可以證明(暫略),bk

p 呈鐘型分布,即b樣條函式並不是插值函式。

顯然b樣條具有重要的區域性性性質,故尋求

s 的b樣條基底。知還差2k

個b樣條才能構成

s 一基。故可選取在[ξ

0,ξn

] 外的節點來構造滿足條件的b樣條函式。按順序取節點n+

ki=−

k 。顯然n−

1p=−

k 線性無關,且落在

s 中。故有

定理n−

1p=−

k 構成

s 一基。

記節點為p+

k+1i

=p,存在關係bk

p(x)

=(x−

ξp)b

k−1p

(x)+

(ξp+

k+1−

x)bk

−1p+

1(x)

ξp+k

+1−ξ

p.

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