Fehler

Mirko Belickin und Joachim Wagner
Aufgabenblatt 06 (Rechneraufgabe 03)

Gemessen wurde der Fehler als maximale Abweichung zwischen 1001 Funktionswerten der jeweiligen Beispielfunktion und des Interpolationspolynoms. In den folgenden Tabellen ist der so ermittelte Fehler für die Funktionen 1 bis 4 und für Interpolationspolynome vom Grad 2, 4, 7, 10 und 15 eingetragen.

Mit äquidistanten Stützstellen:





Die Sinusfunktion wird im Intervall, dessen Länge der Periode der Funktion entspricht, sehr gut approximiert (Funktion 1). Im größeren Intervall [-9,9] (Funktion 2) dagegen muß man sich entweder mit einer Interpolation begnügen, die nicht der Periodizität der Sinusfunktion folgt, oder ein Polynom hohen Grades benutzen. Wie das Ergebnis für Grad = 7 zeigt, ist ein Kompromiß nicht möglich. Bei der Betragsfunktion (Funktion 3) vermutet man die Beziehung, je höher der Grad des Interpolationspolynoms, desto schlechter die Approximation. Ein ähnlichen Verhalten zeigt die Funktion 3 (1/(1+x²)). Allerdings ist der Fehler für Grad = 7 etwas geringer als für kleinere Grade.



Mit Stützstellen nach Tschebyscheff-Polynom:





Hier wird die Sinusfunktion im kurzen Intervall wieder sehr gut approximiert. Im größeren Intervall nimmt der Fehler mit steigendem Grad des Polynoms monoton ab. Auch bei der Betragsfunktion führt nun ein höherer Grad des Interpolationspolynoms zu einer besseren Approximation. Die nicht abgedruckte Messung für Grad = 30 brachte sogar einen Fehler von nur 0,006. Funktion 4 ezigt wieder ein ähnlichen Verhalten wie die Betragsfunktion. Die Näherung bleibt für die angegebnene Grade zwischen 0,3 und 0,8. Erst mit Grad = 30 ist der Fehler klein: 0,033 (nicht in der Tabelle).


Letzte Änderung: 25. November 1999
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