差商

差商

差商即均差,指導數的近似值。對等步長(h)的離散函式f(x),其n階差商就是它的n階差分與其步長的n次冪的比值。例如n=1時,若差分取向前的或向後的,所得一階差商就是函式的導數的一階近似;若差分取中心的,則所得一階差商是導數的二階近似。

定義

差商 差商
差商 差商
差商 差商
差商 差商
差商 差商

給定函式和插值節點用表示關於節點的k階差商(k-th Difference Quotient)(k=1,2,…,n),它們可遞歸定義為

差商 差商
差商 差商
差商 差商
差商 差商

其中關於節點的0階差商定義為其函式值,即。

差商表

差商 差商

可以構造差商表(表1),按列遞推計算的各階差商:

表1 差商計算表
節點0階差商1階差商2階差商3階差商4階差商
差商 差商
差商 差商
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具體計算過程為

0階差商:

差商 差商

1階差商:

差商 差商

2階差商:

差商 差商
差商 差商
差商 差商

3階差商:

差商 差商
差商 差商

差商的性質

根據差商的定義,利用數學歸納法可以證明差商具有如下性質:

性質1

差商 差商

對有

差商 差商
差商 差商
差商 差商

性質2

差商 差商

(對稱性)差商與插值節點的順序無關,即

差商 差商
差商 差商
差商 差商

其中是的任意一個排列。

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