Algorytm Neville’a – algorytm zaproponowany przez angielskiego matematyka Erica Harolda Neville’a. Jest używany do wyznaczania wartości wielomianu interpolacyjnego (Lagrange’a i Newtona) w danym punkcie Ideą jest wyznaczenie rozwiązania w krokach od pojedynczych węzłów do całego ich zbioru.

Biorąc pod uwagę zbiór danych punktów węzłowych wielomian jest stopnia nie wyższego niż a jego wartości w punktach węzłowych są takie same jak wartości interpolowanej funkcji:     dla

Definiujemy wielomiany interpolacyjne i ich wartości w ustalonym punkcie – wartość, w punkcie wielomianu stopnia zerowego przechodzącego przez punkt     dla – wartość, w punkcie wielomianu stopnia pierwszego przechodzącego przez punkty oraz     dla – wartość, w punkcie wielomianu stopnia n-tego przechodzącego przez punktów     dla

Wielomiany powyższego typu spełniają następującą własność rekurencyjną:

gdzie: odpowiada stopniowi wielomianu, oraz

Algorytm Neville’a polega na tym, że za pomocą powyższych wzorów konstruujemy tablicę symetryczną, która zawiera wartości wielomianu interpolacyjnego w ustalonym punkcie dla

Kolejne elementy są obliczane rekurencyjnie na podstawie elementów poprzednich.

W praktyce algorytm Neville’a przedstawiamy w nieco innej wersji. Stosując oznaczenia:

Tablica przyjmuje postać: {|t

Ułatwia to komputerowe zaprogramowanie powyższej tablicy (jako tablicy dwuwymiarowej).

Otrzymujemy również wzór rekurencyjny w prostszej postaci:

gdzie:     dla

Pseudokod: for i := 0 to n do t[i] = f[i] for i := i - 1 downto 0 do t[j]= t[j + 1] + (t[j + 1] - t[j]) * (x - x[i]) / (x[i] - x[j])

Szukaną wartość wielomianu interpolacyjnego otrzymujemy jako t.

Przykład Dane mamy:

Wyliczymy wartość wielomianu interpolacyjnego w punkcie x=2. Korzystamy ze wzorów i konstruujemy tablicę:

Zatem dla x=2 wartość wielomianu wynosi 3.

Uogólnienie algorytmu Neville’a Mając zadane węzły do interpolacji można również użyć funkcji wymiernych:

spełniających warunki:     dla

W przypadku interpolacji funkcjami wymiernymi można wyprowadzić uogólniony wzór Neville’a. Algorytm wygląda wówczas następująco:

Bibliografia J. Stoer, R. Bulirsch, Wstęp do analizy numerycznej, PWN, 1987. J.N. Lyness, C.B. Moler, Van Der Monde Systems and Numerical Differentiation, „Numerishe Mathematik” 8 (1966), s. 458–464

Kategoria:Algorytmy numeryczne