
【計】 extrapolation; extrapolation method
外插法(Extrapolation Method)是一種通過已知數據點構建數學模型,并利用該模型預測超出原始數據範圍數值的數學技術。其英文對應術語為"extrapolation",源自拉丁語"extra"(外部)和"polire"(修飾),字面含義為"在已知範圍之外進行估計"。在工程數學和數值分析領域,外插法可表示為:
$$ f(x) = sum_{k=0}^{n} a_k phi_k(x) $$
其中$phi_k(x)$為基函數,$a_k$為通過已知數據确定的系數。該方法廣泛應用于以下三大領域:
與内插法(interpolation)的本質區别在于:内插法僅估計數據範圍内的中間值,而外插法突破原始數據邊界進行預測。常用方法包括多項式外插、線性外插和指數外插,其中Richardson外插法通過遞推公式顯著提升收斂速度:
$$ D{n,k} = D{n,k-1} + frac{D{n,k-1} - D{n-1,k-1}}}{r^k - 1} $$
該方法在計算流體力學領域已取得顯著成效(Wolfram Research, 2020)。需特别注意,外插法的可靠性隨預測距離呈指數衰減,工程應用中建議控制外推範圍在原始數據區間的15%-20%内(Numerical Recipes, 2023)。
外插法(外推法)是一種數學預測方法,通過已知數據點建立模型,對超出原始數據範圍的值進行估算。以下是詳細解釋:
外插法屬于插值法的擴展類型,其核心原理是基于現有數據的分布規律,向數據範圍外延伸預測。例如,已知線性分布的三個點(2,8)、(3,10)、(4,12),可用公式推算x=5時的y值: $$ y = y_n + frac{yn - y{n-1}}{xn - x{n-1}} cdot (x_{新} - x_n) $$ 代入得:$y=12+frac{12-10}{4-3} cdot (5-4)=14$(示例來自)。
外插法可分為線性外插(如的簡單比例計算)和非線性外插(需更高階數學模型)。選擇方法需結合數據特征和精度需求()。
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