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Aufgabe:

Berechnen Sie durch Interpolation die Funktionsgleichung einer ganzrationalen Funktion f möglichst niedrigen Grades, deren Graph durch diese sechs Punkte verläuft.


Die Punkte: A(-2|6,3); B(-1|0,6; C(2|-2,1); D(2,5|-2223/320); E(1,5|-133/320); F(0|0,1)


Wie könnte ich diese Aufgabe lösen/ wie kann ich vorgehen??

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Beste Antwort

hallo

du hast  6 Koordinatenpunkte, dadurch wird ein Polynom 5 ten Grades bestimmt also p(x)=ax^5+bx^4+cx^3+dx^2+ex+f

die 6 Punkte einsetzen

das gibt ein lineares GS mit den 6 Unbekannten a bis e

man kann natürlich versuchen nur 4 Punkte zu verwenden und eine Gl dritten Grades durchzulegen, vielleicht sind die Punkte so gewählt, dass dann die letzten 2 auch drauf liegen.

Gruß lul

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Hallo:-)

Du hast sechs Punkte gegeben. Ein erster Ansatz wäre, eine ganzrationale Funktion fünften Grades aufzustellen:

\(p(x)=a_0+a_1\cdot x+a_2\cdot x^2+a_3\cdot x^3+a_4\cdot x^4+a_5\cdot x^5\).

Diese besteht aus sechs Koeffizienten \(a_0,a_1,a_2,a_3,a_4,a_5\). Die suchst du jetzt. Dafür brauchst du sechs Gleichungen, die du mithilfe der Punkte \(A,...,F\) aufstellen kannst:

Punkt \(F=(0|0.1)\):
\(0.1=p(-2)\\=a_0+a_1\cdot 0+a_2\cdot 0^2+a_3\cdot 0^3+a_4\cdot 0^4+a_5\cdot 0^5\\=a_0\)

Hier bekommst du schon \(a_0=0.1\) geschenkt und musst nur noch fünf komplziertere Gleichungen betrachen:


Punkt \(A=(-2|6.3)\):

\(6.3=p(-2)\\=a_0+a_1\cdot (-2)+a_2\cdot (-2)^2+a_3\cdot (-2)^3+a_4\cdot (-2)^4+a_5\cdot (-2)^5\\=0.1-2\cdot a_1+4\cdot a_2-8\cdot a_3+16\cdot a_4-32\cdot a_5\)


Punkt \(B=(-1|0.6)\):
\(0.6=p(-1)\\=a_0+a_1\cdot (-1)+a_2\cdot (-1)^2+a_3\cdot (-1)^3+a_4\cdot (-1)^4+a_5\cdot (-1)^5\\=0.1-1\cdot a_1+1\cdot a_2-1\cdot a_3+1\cdot a_4-1\cdot a_5\)


Punkt \(C=(2|-2.1)\):
\(-2.1=p(2)\\=a_0+a_1\cdot 2+a_2\cdot 2^2+a_3\cdot 2^3+a_4\cdot 2^4+a_5\cdot 2^5\\=0.1+2\cdot a_1+4\cdot a_2+8\cdot a_3+16\cdot a_4+32\cdot a_5\)


Punkt \(D=(2.5|-\frac{2223}{320})\):
\(-\frac{2223}{320}=p(2.5)\\=a_0+a_1\cdot 2.5+a_2\cdot 2.5^2+a_3\cdot 2.5^3+a_4\cdot 2.5^4+a_5\cdot 2.5^5\\=0.1+2.5\cdot a_1+6.25\cdot a_2+15.625\cdot a_3+39.0625\cdot a_4+97.65625\cdot a_5\)


Punkt \(E=(1.5|-\frac{133}{320})\):
\(-\frac{133}{320}=p(1.5)\\=a_0+a_1\cdot 1.5+a_2\cdot 1.5^2+a_3\cdot 1.5^3+a_4\cdot 1.5^4+a_5\cdot 1.5^5\\=0.1+1.5\cdot a_1+2.25\cdot a_2+3.375\cdot a_3+5.0625\cdot a_4+7.59375\cdot a_5\)


Das kannst du noch mit dem Gauß-Verfahren einigermaßen übersichtlich lösen.

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f (-2 ) =6.3
f ( -1 )= 0.6
f (2 ) = -2.1
f ( 2.5 ) = -2223/320
f (1.5 )= -133/320
f (0 ) = 0.1

f(x) = -0,1·x^5 + 0,1·x^4 - 0,1·x^3 + 0,1·x^2 - 0,1·x + 0,1

Ich hoffe du willst das Gleichungssystem nicht zu
Fuß lösen.

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