اسپلاین مکعبی چیست و چرا از چندجملهای درجهٔ بالا بهتر است؟
فرض کنید نقطهٔ داده دارید و میخواهید منحنیای از همهٔ آنها بگذرانید. سادهترین راه، چندجملهای درونیاب درجهٔ است. مشکل: با افزایش نقاط، چندجملهای در دو سر بازه نوسانهای شدید میکند (پدیدهٔ رانگه).
راهحل: تکهتکه فکر کنید. بهجای یک چندجملهای بزرگ، در هر بازهٔ یک چندجملهای درجهٔ سه میگذاریم:
شرطها طوری انتخاب میشوند که از همهٔ نقاط بگذرد و در هر نقطهٔ اتصال، خود تابع و مشتق اول و دوم پیوسته باشند. نتیجه منحنیای است که چشم آن را «هموار» میبیند.
برای کاملشدن دستگاه دو شرط مرزی لازم است:
• اسپلاین طبیعی: — وقتی دربارهٔ شیب دو سر چیزی نمیدانیم.
• اسپلاین مقید (clamped): و — وقتی شیب دو سر معلوم است؛ معمولاً دقیقتر است.
مثال: برای روی نقاط ۰، ۱، ۲، ۳ ضریب اسپلاین طبیعی تقریباً ۱٫۴۶۶ میشود (در حالی که شیب واقعی در صفر ۱ است)؛ اسپلاین مقید این اختلاف را از بین میبرد.
کاربردها: رسم مسیر در گرافیک و رباتیک، هموار کردن دادههای اندازهگیری و طراحی منحنی. در MathTech میتوانید نقاط خود را وارد کنید و ضرایب هر بازه و نمودار را ببینید.