補間多項式とルンゲ現象

標本点を通る高次多項式は、等間隔だと端で激しく振動します。チェビシェフ点に切替えると振動が消える様子を比べます。

11 点
a = 25
多項式の次数 n
配置
最大誤差 max|f − p|
区間 [−1, 1] 上の 真の関数 f(x) と 補間多項式 p(x)
真の関数 f(x) 補間多項式 p(x) 標本点(p はここを必ず通る) 誤差 |f − p|
いくつかの点(標本点)をすべて通る多項式はただ1つに決まり、これを補間多項式 p(x) といいます。 点が増えるほど次数 n が上がり、もっと正確になりそうに思えます。
ところが標本点を等間隔に置くと、点を増やしたとき多項式が区間の端で激しく振動します。これがルンゲ現象です。
そこで標本点を端に密に集めたチェビシェフ点x = cos θ の等分点)に置き換えると、この振動はほぼ消えます。標本点の数 n+1 を増やしながら、等間隔とチェビシェフを切替えて違いを確かめましょう。

いま何が起きている?

ここがポイント