Metode Numerik - Interpolasi
-
Upload
natanael-firnandus -
Category
Documents
-
view
642 -
download
21
Transcript of Metode Numerik - Interpolasi
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 1/55
(Menaksir nilai fungsi-x dari beberapa titik x diketahui)
Oleh
Dian Yayan Sukma, ST., MT.JTE FT-UR
2011
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 2/55
y Menentukan/menaksir nilai fungsi titik x daribeberapa titik x yang diketahui/diberikan.
y Metoda:
- Lagrange Interpolation Polynomial- Newton Interpolation Polynomial- Spline Interpolation
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 3/55
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 4/55
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 5/55
y Persamaan Lagrange:
p1 ( x)= L0( x). f ( x0) + L1( x). f ( x1)
y x = x0 : p1 ( x0)= f ( x0) L0( x0)=1 dan L1( x0)=0.
y x = x1 : p1 ( x1) = f ( x1) L0( x1)=0 dan L1( x1)=1.
y Persamaan Lagrange menjadi:
01
0
1
10
1
0,
x x
x x x L
x x
x x x L
!
!
1
01
0
0
10
1
1.. x f
x x
x x x f
x x
x x x p
!
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 6/55
y Jika diberikan tiga titik data x, penaksiran nilai fungsi -xmenggunakan persamaan Lagrange orde-2:
p1 ( x)= L0( x). f ( x0) + L1( x). f ( x1) + L2( x). f ( x2)
y Pengali Lagrange:
? A ? A
? A ? A
? A
? A10210
2
2
1010
2
1202
10
2
20120
2
1
2020
2
2101
201
21021
2
0
2121
2
2010
21
0
..
..
.
.
....
.
.
..
..
.
.
x x x x x x
x x x x x x
x x x x
x x x x x L
x x x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x L
x x x x x x
x x x x x x
x x x x
x x x x x L
!
!
!
!
!
!
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 7/55
y Jika diberikan N titik data x, penaksiran nilai fungsi -xmenggunakan persamaan Lagrange orde-n (n=N-1):
y Pengali Lagrange:
110
110
02010
21
00
0
.....
.........
....
!!
!!
nnnn
nn
nn
n
n
n
x x x x x x
x x x x x x
xl
xl x
x x x x x x
x x x x x x
xl
xl x
§!
!!n
k
k k nnnx f x x f x x f x x f x x p
0
1100.......
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 8/55
y Kesalahan perkiraan nilai dari fungsi-x merupakanselisih antara nilai fungsi-x sebenarnya f(x) dengan nilaipendekatan pn(x).
x p x f xenn
!
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 9/55
y Hitunglah nilai ln dari x=9,2 (4D) menggunakanmetoda Lagrange Interpolation Polynomial,
jika diketahui:
x0=9,0; f(x0)=2,1972x1=9,5; f(x1)=2,2513
x2=11,0; f(x2)=2,3979
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 10/55
Penaksiran nilai fungsi dari x=9,2 (ln(9,2)):
y f(9,2) = 2.219203484054995
y p2(9,2) = 2.219163429636708
y e2(9,2) = 0,000040054418286
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 11/55
6 8 10 12 14 16 18 0
0. 5
1
1. 5
2
2. 5
3Kurva Fungsi: f(x) dan P(x)
p f(x)
p P(x)
6 8 10 12 14 16 18 -60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40 Kurva Koefisien Lagrange
p L(0)
p L(1)
p L(2)
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 12/55
-Newtons Divided Difference Interpolation
-- Newtons Forward Difference Formula
-- Newtons Backward Difference Formula
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 13/55
y Persamaan Polynomial Newton orde-n:
pn( x) = pn-1( x) + gn( x)
gn( x) = pn( x) - pn-1( x)
y Polynomial gn(x);
gn( x) = an.(x-x0 ).(x-x 1 )(x-xn-1 )
y
Jika: pn( x)= f n; maka persamaan an menjadi:
110
1
....
!n
nn
n
x x x x x x
x p f a
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 14/55
y n=1:
y n=2:
? A10
01
01
01
01
1, x x f
x x
f f
x x
x p f a !
!
!
? A
? A
? A
? A ? A
? A210
02
1021
02
01
01
12
12
011202
01121201
011202
012112101201
011202
1020111101211202
011202
0000102001211202
011202
01020201
1202
01
010202
1202
100202
2
,,,,
..
..
..
....
....
,
x x x f x x
x x f x x f
x x
x x
f f
x x
f f
x x x x x x
f f x x f f x x
x x x x x x
f x x f x x f x x f x x
x x x x x x
f x f x f x f x f x f x f x f x
x x x x x x
f x f x f x f x f x f x f x f x
x x x x x x
f f x x f f x x
x x x x
x x f f x x f f
x x x x
x x f x x f f a
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
? A ? A ? A
0
101
0
,...,,...,,...,
x x
x x f x x f x x f a
k
k k
k k
!!
1202
12
2. x x x x
x p f a
!
Secara umum dituliskan:
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 15/55
y Persamaan Newtons divided difference interpolation:
y Kesalahan:
? A
? A ? Ann
n
x x f x x x x x x x f x x x x
x x f x x f x p x f
,...,......,,..
,.
010
21010
1000
!}
x p x f xenn
!
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 16/55
y Hitunglah nilai ln dari x=9,2 (4D) menggunakanmetoda Newtons Devided Difference Interpolation,
jika diketahui:
x0=8,0; f(x0)=2,079442x1=9,0; f(x1)=2,197225
x2=9,5; f(x2)=2,251292
x3=11,0; f(x3)=2,397895
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 17/55
Penaksiran nilai fungsi dari x=9,2 (ln(9,2)):
y f(9,2) = 2.219203484054995
y p2(9,2) = 2.219163429636708
y e2(9,2) = 0,000040054418286
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 18/55
y Setiap titik x memiliki interval (jarak yang sama):
x0 , x 1=x0+h, x 2=x0+2h,, xn=x0+nh
y
Beda maju newton pertama: f j = f j+1 f j.
y Beda maju newton kedua: 2 f j = f j+1 f j.
y Beda maju newton ke-k :
nk f f f j
k
j
k
j
k ,...,3,2,1.
1
1
1 !((!(
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 19/55
y Beda maju Newton, k=1:
y Beda maju Newton k=2:
y Beda maju newton k=3:
y Beda maju newton ke-n:
? A 001
01
01
10
11, f
h f f
h x x
f f x x f (!!
!
? A ? A ? A 2
0
20101
01
12
12
02
1021
210
!.22
1
2
,,,,
h
f
h
f f h
h
x x
f f
x x
f f
x x
x x f x x f x x x f
(!
((!
!
!
? A ? A ? A? A ? A ? A ? A
3
03
3
02
12112
03
02
1021
13
2132
03
210321
3210
!.3.1.2.33
0
11
2
1
,,,,
,,,,,,,
h
f
h
f f
h
f f h f f hh
x x
x x
x x f x x f
x x
x x f x x f
x x
x x x f x x x f x x x x f
(!((!¹ º
¸
©ª
¨
((((!
¹¹ º
¸©©ª
¨
¹¹
º
¸©©ª
¨
!
!
? A010
.!.
1,...,, f
hn
x x x f n
nn(!
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 20/55
y Jarak nilai x terhadap nilai awal: x= x0+rh
r=(x-x0 )/h,
x-x0=rh;
x-x 1=x-(x0+h)=x-x0-h=rh-h=h(r-1) x-x 2=x-(x0+2h)=x-x0-2h=rh-2h=h(r-2)
x-xn-1=x-(x0+(n-1)h)=x-x0-(n-1)h=rh-(n-1)h=h(r-n+1)
y
Koefisien Newton:y (x-x0 )=h.r
y (x-x0 ). (x-x 1 )=h.r.h.(r-1)=h 2.r.(r-1)
y (x-x0 ). (x-x 1 )(x-xn-1 )=h.r.h(r-1)h(r-n+1)=hn.r.(r-1)(r-n+1)
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 21/55
y Persamaan Newton beda bagi:
y Persamaan Newton beda maju (dg subsitusi ) diperoleh:
disederhanakan menjadi:
? A ? A
? Ann
n
x x f x x x x
x x x f x x x x
x x f x x f x p x f
,...,...
...,,..
,.
010
21010
1000
!}
n
n
n
n
hn
f nr r r h
h
f r r h
h
f r h f x p x f
!..1...1.....
!.2.1.... 0
2
0
2
20
0
(
(
(!}
00
2
00.
!
1...1....
!2
1. f
n
nr r r f
r r f r f x p x f n
n(
(
(!}
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 22/55
y Kesalahan:
x p x f xenn
!
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 23/55
y Hitunglah nilai cosh dari x=0,56 (6D) menggunakanmetoda Newtons Forward Devided DifferenceInterpolation,
jika diketahui:x0=0,5; f 0=1,127626
x1=0,6; f 1=1,185465
x2=0,7; f 2=1,255169
x3=0,8; f 3=1,337435
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 24/55
Penaksiran nilai fungsi dari x=0,56 (f(0,56)=cosh(0,56)):
y f(0,56) = 1,160940782072458
y p2(0,56) = 1,160944839565795
y e2(0,56) = 0,000004057493336873108
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 25/55
y Setiap titik x memiliki interval (jarak yang sama):
x0 , x-1=x0-h, x-2=x0-2h,, x-n=x0-nh
y
Beda mundur newton pertama: f j = f j f j-1.
y Beda mundur newton kedua: 2 f j = f j f j-1.
y Beda mundur newton ke-k :
nk f f f j
k
j
k
j
k ,...,3,2,1
1
11 !��!�
�� � �
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 26/55
y Beda mundur Newton, k=1:
y Beda mundur Newton k=2:
y Beda maju newton k=3:
y Beda mundur newton ke-n:
? A 010
10
10
01
11, f
h f f
h x x
f f x x f �!!
!
? A ? A ? A 2
0
21021
21
10
10
20
1201
012
!.2.2
1
.2
,,,,
h
f
h
f f h
h
x x
f f
x x
f f
x x
x x f x x f x x x f
�!
��!
!
!
? A ? A ? A? A ? A ? A ? A
3
03
3
12
022110
30
31
2312
20
1201
30
123012
0123
!.3.1.2.33
11
.2
1
,,,,
,,,,,,,
h
f
h
f f
h
f f h f f hh
x x
x x
x x f x x f
x x
x x f x x f
x x
x x x f x x x f x x x x f
�!��!¹ º
¸
©ª
¨�
�
�
�
!
¹¹ º
¸©©ª
¨
¹¹ º
¸©©ª
¨
!
!
? A001
.!.
1,...,, f
hn x x x f
n
nnn�!
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 27/55
y Jarak nilai x terhadap nilai awal: x= x0+rh
r=(x-x0 )/h,
x-x0=rh;
x-x-1=x-(x0-h)=x-x0+h=rh+h=h(r+1) x-x-2=x-(x0-2h)=x-x0+2h=rh+2h=h(r+2)
x-x-(n-1)=x-(x0-(n-1)h)=x-x0+(n-1)h=rh+(n-1)h=h(r+n-1)
y Koefisien Newton:
y (x-x0 )=h.r
y (x-x0 ). (x-x-1 )=h.r.h.(r=1)=h 2.r.(r+1)
y (x-x0 ). (x-x-1 )..(x-x-(n-1) )=h.r.h(r+1)..h(r+n-1)=hn.r.(r+1)..(r+n-1)
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 28/55
y Persamaan Newton beda bagi:
y Persamaan Newton beda maju (dg subsitusi ) diperoleh:
disederhanakan menjadi:
? A ? A
? Ann
n
x x f x x x x
x x x f x x x x
x x f x x f x p x f
,...,...
...,,..
,.
010
21010
1000
!}
n
n
n
n
hn
f nr r r h
h
f r r h
h
f r h f x p x f
!..1...1.....
!.2.1.... 0
2
0
2
20
0
�
�
�!}
00
2
00.
!
1...1....
!2
1. f
n
nr r r f
r r f r f x p x f n
n�
�
�!}
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 29/55
y Kesalahan:
x p x f xenn
!
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 30/55
y Hitunglah nilai cosh dari x=0,56 (6D) menggunakanmetoda Newtons Backward Devided DifferenceInterpolation,
jika diketahui:x-3=0,5; f(x0)=1,127626
x-2=0,6; f(x0)=1,185465
x-1=0,7; f(x1)=1,255169
x0=0,8; f(x2)=1,337435
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 31/55
Penaksiran nilai fungsi dari x=0,56 (f(0,56)=cosh(0,56)):
y f(0,56) = 1,160940782072458
y p2(0,56) = 1,160944839565795
y e2(0,56) = 0,000004057493336873108
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 32/55
Cubic Polynomial
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 33/55
y Suatu f ungsi f(x) terdefenisi pada interval a x b,dimana partisi (1) diberik an, pada bagian partisitersebut k 0 dan k n mer u pak an d ua bilangan yangdiberik an. Kemudian hanya ada satu dan hanya satu cubic spline terhadap (1) dan memenuhi (2) dan (3).
y (1) a =x0 < x 1 < ... < xn = b
y (2) g(x0 ) = f(x0 ) = f 0 , g(x 1 ) = f(x 1 ) = f 1 ,..., g(xn ) = f(xn ) = f n ,
y (3) g(x0 ) = k 0 , g(xn ) = k n.
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 34/55
y S pline Interpolation: pendekatan menggunakanpersamaan cubic polynomial orde rendah (max orde 3)untuk setiap selang/interval datanya.
y
Jika diberikan n titik data, maka kurva dibentuk olehn-1 persamaan cubic polynomial orde rendah.
y Setiap persamaan cubic polynomial memilikikoefisien yang berbeda-beda satu sama lain.
y
Setiap persamaan cubic polynomial berlaku untukinterval: xi p j(x) xi+1.
y Semua persamaan cubic polynomial k ontinu padasetiap titik batas interval persamaannya.
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 35/55
y Persamaan cubic polynomial orde-3 yang memenuhiteorema cubic splines:
y
? A ? A
1
22
1
2
1
2
1
22
1
2
1
2
...
...
.21..
.21..
!
j j j j
j j j j
j j j j j
j j j j j j
x x x xck
x x x xck
x xc x xc x f
x xc x xc x f x p
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 36/55
y Nilai konstanta c j:
y Nilai konstanta h:
y Nilai konstanta c j menjadi:
j j x xh ! 1
j j
j x x
c
!1
1
h x xc
j j
j
11
1
!
!
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 37/55
y Persamaan cubic polynomial sebagai fungsi-x:
y
? A
? A2
1
2
1
2
1
32
1
2
11
2
1
2
1
32
2
1
2
2
1
2
1
3
2
1
2
1
2
1
1
2
11
2
1
3
2
...2.2..
...2.2..
..2
.2.2..4
..2.41.2
..
..2
.2.2..4
..2.41.2
..
j j j j j j j j j
j j j j j j j j j
j j j j
j j j j j j
j j j j j
j j
j j j j
j j j j j j
j j j j j
j j j
x x x x x x x x x xck
x x x x x x x x x xck
x xc x
x x xc x xc
x xc xc xc
c x f
x xc x
x x xc x xc
x xc xc xc
c x f x p
¼¼
¼¼
½
»
¬¬
¬¬«
¼¼
¼¼
½
»
¬¬
¬¬«
!
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 38/55
y Turunan-1 Persamaan cubic polynomials sebagaifungsi-x:
y
? A ? A2
11
22
1
1
2
112
2
2
1
1
2
2
1
1
2
11
1
2
2
.2.423..
.2.243..
2.2..4
..4.81.6..
2.2..4
..4.82.6..'
j j j j j j j
j j j j j j j
j j j j j j
j j j j j
j j
j j j j j j
j j j j j
j j j
x x x x x x xck
x x x x x x xck
x xc x xc
x xc xc xcc x f
x xc x xc
x xc xc xcc x f x p
¼¼
½
»
¬¬«
¼
¼
½
»
¬
¬«
!
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 39/55
y Turunan-2 cubic polynomial sebagai fungsi-x:
y Turunan-3 cubic polynomial sebagai fungsi-x:
? A ? A
? A ? A j j j j j j j j
j j j j j j j
j j j j j j j j
x x xck x x xck
xc xc xcc x f
xc xc xcc x f x p
426..246..
.4.81.12..
.4.82.12..
1
2
11
2
1
2
1
1
2
!
? A ? A1
2
1
3
1
22
1
33
.6.12
.6.6.12.12
!!
j j j j j j
j j j j j j j j j
k k c x f x f c
k ck c x f c x f c x p
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 40/55
y Persamaan cubic polynomial ke- j berlaku untukinterval: x j p j(x) x j+1:
y Perlu ditinjau persamaan dan turunannya pada titik x j
dan x j+1.y Lakukan dengan subsitusi nilai x x j dan x x j+1
dimana: j = 0, 1, 2, ..., n
y Tinjau titik batas tersebut menggunakan persamaan:
- p j( x) p j( x j) dan p j( x j+1)- p j( x) p j( x j) dan p j( x j+1)
- p j( x) p j( x j) dan p j( x j+1)
- p j( x)
p j( x j) dan p j( x j+1)
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 41/55
y Dengan penyederhanaan persamaan terkait, diperoleh:
- p j( x j) = f ( x j) = f j dan p j( x j+1) = f ( x j+1) = f j+1
- p j( x j) = k j dan p j( x j+1) = k j+1
- p j( x j) = - 6c j2 f ( x j) + 6c j2 f ( x j+1) - 4c jk j 2c jk j+1
= 6c j2[ f ( x j+1) - f ( x j)] - 2c j[2k j + k j+1]
p j( x j+1) = 6c j2f(x j) - 6c j
2f(x j+1) + 2c jk j + 4c jk j+1
= 6c j2[ f ( x j) - f ( x j+1)] + 2c j[k j + 2k j+1]
- p j( x j) = 12c j3[ f ( x j) - f ( x j+1)] + 6c j
2[k j + k j+1]
= p j( x j+1)
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 42/55
y Fungsi persamaan cubic splines dikatakan kontinu, jikaturunan kedua dari persamaan cubic polynomial j-1 samadengan turunan kedua dari persamaan cubic polynomial j di titik x j. P j-1( x j) = p j ( x j)
P j-1( x j) = 6c j-12[ f ( x j-1) - f ( x j)] + 2c j-1[k j-1 + 2k j]
p j( x j) = 6c j2[ f ( x j+1) - f ( x j)] - 2c j[2k j + k j+1]
P j-1( x j) = p j( x j)
6c j-12[ f ( x j-1)- f ( x j)] + 2c j-1[k j-1+2k j]= 6c j
2[ f ( x j+1)- f ( x j)] - 2c j[2k j+k j+1]
3c j-12[ f ( x j-1)- f ( x j)] + c j-1[k j-1+2k j]= 3c j
2[ f ( x j+1)- f ( x j)] - c j[2k j+k j+1]
c j-1k j-1 + 2(c j-1+c j)k j + c jk j+1 = 3{c j-12[ f ( x j)- f ( x j-1) ]+ c j
2[ f ( x j+1)- f ( x j)]}
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 43/55
f ( x j) - f ( x j-1) = � f j dan f ( x j+1) - f ( x j) = � f j+1
c j = 1/(x j+1 - x j ) = 1/h dan c j-1 = 1/(x j x j-1 ) = 1/h
y Persamaan menjadi:
(1/h)k j-1 + (4/h)k j + ( 1/h)k j+1 = ( 3/h2)(� f j + � f j+1)
k j-1 + 4k j + k j+1 = (3/h)(� f j +� f j+1)
k j-1 + 4k j + k j+1 = (3/h)( f j+1 f j-1)
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 44/55
y Diberikan dari persamaan cubic polynomial:
p j( x) = a j0 + a j1( x-x j) + a j2( x- x j)2 + a j3( x- x j)
3
untuk: x j x x
j+1dimana: j= 0,1,2,...,n-1
Jika diketahui
x: x0, x 1, x 2,...
, xnmaka akan ada :
p0( x), p 1( x), p 2( x),..., pn-1( x)
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 45/55
y Diberikan dari persamaan cubic polynomial:
p j( x) = a j0 + a j1( x-x j) + a j2( x- x j)2 + a j3( x- x j)
3
p j( x j) = a j0
a j0 = p j( x j) = f j p j ( x) = a j1 + 2a j2( x- x j) + 3a j3( x- x j)2
p j ( x j) = a j1 a j1 = p j ( x j) = k j
p j( x) = 2a j2 +6
a j3( x- x j) p j( x j) = 2a j2 a j2 =(3/h 2)( f j+1- f j)(1/h)(k j+1+2k j)
p j( x) = 6a j3 a j3 =(2/h 2)( f j- f j+1)+(1/h 2)(k j+1+k j)
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 46/55
y Tentukan k 0 dan k n:
k 0= f 0 dan k n = f n.
y Tentukan koefisien persamaan cubic spline(a j0, a j1, a j2, a j3), untuk j=0,1,...,n-1
y Bentuk persamaan cubic splines:
±±°
±±¯
®
ee
ee
ee
!
nnnx x x x p
x x x x p
x x x x p
x g
11
211
100
,
...
,
,
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 47/55
y Jika di tentukan N buah titik data, yaitu dari x0,..., xn;maka akan ada n buah persamaan cubic spline( p0( x), pn-1( x)), bagaimana cara penyelesaiannya..?
y Tujuan akhir dari metoda ini adalah mencaripersamaan cubic spline yang terdiri dari persamaancubic polynomial tiap partisinya:
±±°
±±¯
®
ee
ee
ee
!
nnnx x x x p
x x x x p
x x x x p
x g
11
211
100
,
...
,
,
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 48/55
y Dari soal nantinya diketahui:
x0, x 1,..., xn; x0, x 1,..., xn; f 0 dan f n.
y Perhitungan dimulai dengan menentkan konstanta
k: k 0, k 1,.., k n; untuk dua partisi (tiga titik data)dapat dilakukan dengan subsitusi langsung. Tetapiuntuk >3data sebaiknya menggunakan aturancramer (penyelesaian dengan operasi matrik).
y k 0= f 0 dan k n= f n.
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 49/55
y Dibutuhkan N persamaan untuk mendapatkan N variabel k :
j=0: k 0 = f 0 j=1: k 0+4k 1+k 2 =(3/h)( f 2 f 0)
... ... ... j=n-1: k n-2+4k n-1+k n =(3/h)( f n f n-2)
j=n: k n = f n.
y Susun dalam bentuk matrik:
¼¼¼¼¼¼
½
»
¬¬¬¬¬¬«
!
¼¼¼¼
½
»
¬¬¬¬«
¼¼¼¼
½
»
¬¬¬¬«
n
n
f
f f h
f f h
f
k
k
k
'
23
12
0'
1
0
3
3
...
1000
1410
0141
0001
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 50/55
y Selesaikan dengan aturan Cramer:
¼¼¼
¼
½
»
¬¬¬
¬«
¼¼¼¼¼¼
½
»
¬¬¬¬¬¬«
!
¼¼¼
¼
½
»
¬¬¬
¬«
¼¼¼¼¼¼
½
»
¬¬¬¬¬¬«
!
1000
1410
0141
0001
100
1310
03
41
001
;
1000
1410
0141
0001
100
1430
013
1
001
23
12
0
2
23
12
0
1
nn f
f f h
f f h
f
k f
f f h
f f h
f
k
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 51/55
y Menentukan koefisien a dari po(x), p 1(x),..pn-1(x):
po(x): a00 = f 0 a02 =(3/h 2)( f 1- f 0)(1/h)(k 1+2k 0)
a01 = k 0 a03 =(2/h 2)( f 0- f 1)+(1/h 2)(k 1+k 0)
p 1(x): a 10 = f 1 a 12 =(3/h 2)( f 2- f 1)(1/h)(k 2+2k 1)
a 11 = k 1 a 13 =(2/h 2)( f 1- f 2)+(1/h 2)(k 2+k 1)...
pn-1(x): a(n-1)0 = f n-1 a(n-1)2 =(3/h 2)( f n- f n-1)(1/h)(k n+2k n-1)
a(n-1)1 = k n-1 a(n-1)3 =(2/h 2)( f n- f n-1)+(1/h 2)(k n+k n-1)
po(x)= a00 + a01 ( x- x0) + a02 ( x- x0)2+ a03 ( x- x0)3
p 1(x)= a 10 + a 11 ( x- x 1) + a 12 ( x- x 1)2+ a 13 ( x- x 1)
3
...
pn-1(x)= a(n-1)0 + a(n-1)1 ( x- xn-1) + a(n-1)2 ( x- xn-1)2+ a(n-1)3 ( x- xn-1)
3
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 52/55
Interpolasi-lah f ( x)= x4 pada interval -1 x 1 dengan cubic spline g(x) terhadp partisi x0=-1, x 1=0,
x 2=1 dan memenuhi kondisi g(-1) = f (-1), g(1)= f (1).
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 53/55
y f 0 = -4 dan f 2 = 4
y Lebar interval: h= x 1 - x0 = 0 (-1) = 1
y Jumlah partisi: n=2
p0( x) = a00 + a01( x- x0)+a02( x- x0)2+a03( x- x0)3 -1 x 0 p 1( x) = a 10 + a 11( x- x 1) + a 12( x- x 1)
2 +a 13( x- x 1)3 0 x 1
y Konstanta k :
k 0 = f 0 = -4 dan k 2 = f 2 = 4
k 0+4k 1+k 2=(3/h)( f 2 f 0) =(3/1)(1-1)=0
-4 + 4k 1 + 4 = 0
k 1 = 0
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 54/55
y Koefisien p0:
a00 =f 0 = 1
a01 =k 0 = -4
a02 = (3/h 2 )(f 1-f 0 )-(1/h)( k 1+2k 0 )=3.(0-1)-1.(0-8)=5a03 = (2/h 3 )(f 0-f 1 )+(1/h 2 )( k 1+k 0 )=2.(1-0)+1.(0-4)=-2
y Koefisien p 1:
a 10 =f 1 = 0
a 11 =k 1 = 0
a 12 = (3/h 2 )(f 2-f 1 )-(1/h)( k 2+2k 1 )=3.(1-0)-1.(4-0)=-1
a 13 = (2/h 3 )(f 1-f 2 )+(1/h 2 )( k 2+k 1 )=2.(0-1)+1.(4+0)=2
5/8/2018 Metode Numerik - Interpolasi - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/metode-numerik-interpolasi 55/55
-1 . 5 -1 -0 .5 0 0 .5 1 1 . 5 -0.2
0
0 .2
0 .4
0 .6
0 .8
1
1 .2
K
¡
¢ £
¤
¥
¦ §
¨ ©
£ ¥ p
¥
¦
£ ¥ S pl ̈
¥
§
I ¥
t
¡
p
l £
t ̈ ¥
C
b ̈c
ly
¥ m
¨ £ l
p
p