kelompok5 3ia18

Kelompok 5 : Kamal Nuur HudaMuhammad FadhilMuhammad Alief DiegoMuhammad Rezky SetiadiMukhlis Hidayat

Interpolasi adalah proses pencarian dan perhitungan nilai suatu fungsi yang grafiknya melewati sekumpulan titik yang diberikan. Titik-titik tersebut kemungkinan merupakan hasil eksperimen dalam sebuah percobaan, atau dari hasil sebuah fungsi yang diketahui. Fungsi interpolasi pada pembahasan ini tentang interpolasi pada fungsi polinomial, karena fungsi tersebut paling banyak dipakai menggantikan suatu fungsi yang rumit dengan fungsi yang lebih sederhana.

mendapatkan polinomial untuk menggantikan suatu fungsi yang rumit dengan fungsi yang lebih sederhana.

Pehaman dalam penerapan metode numerik dalam matematika untuk menyelesaikan permaasalahan matematis ataupun perhitungan.

sebuah tabel nilai-nilai fungsi, misalnya f ( x) = cos( x) , interpolasi dapat digunakan untuk mencari nilai-nilai f(x) untuk nilai-nilai x yang tidak terdapat di dalam tabel.

Salah satu solusi adalah mencari fungsi yang mencocokan (fit) titik-titik data di dalam tabel.

Titik yang digunakan 0 1 0.2 0.5 -0.2 0.5 0.8 0.058824 -0.8 0.058824

F(x) =18.3824x4-13.2353x2+ 1

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

y1

y2

Titik2 yang digunakan untuk menghitung interpolasi n = 3

(-3,-63) (3,-9)

(0,0) (-2,-24)

Persamaan -27a + 9b – 3c + d = -63 7a + 9b + 3c + d = -9 -8a + 4b – 2c + d = -24 d = 0

Penyelesaian X3 – 4x2 + 1.59872e-15X

y2

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

-6 -4 -2 0 2 4 6

y2

ide dasar : pada saat data dalam bentuk tabel tidak begitu bervariasi, sehingga memungkinkan untuk dilakukan pendekatan dengan menggunakan sebuah garis lurus di antara dua titik yang berdekatan.

maka untuk mencari nilai x=45 maka,

F(x) = ax2 + bx + c

Titik-titik data (x1,y1) (x2,y2) (x3,y3)

Hitung a, b dan c dari sistem persamaan tersebut dengan Metode Eliminasi Gauss

Diberikan titik ln(8) = 2.0794, ln(9) = 2.1972, ln(9.5) = 2.2513. Tentukan nilai ln(9.2) dengan interpolasi kuadrat

Sistem Pers Linier yang terbentuk. 64 a + 8 b + c = 2.0794 81 a + 9 b + c = 2.1972 90.25 a + 9.5 b + c = 2.2513

Penyelesaian a= -0.0064 b = 0.2266 c = 0.6762

Sehingga p2(9.2) = 2.2192

x0 x1 x

f(x)

x2h h

L(x)

x3h

Terdapat 4 titik data (x0,y0) (x1,y1) (x2,y2) dan (x3,y3) p3(x) = a0 + a1x + a2x2 + a3x3

Polinom p3(x) ditentukan dengan cara Masukan (xi,yi) ke dalam persamaan ▪ a0 + a1x0 + a2x0

2 + a3x03 = y0

▪ a0 + a1x1 + a2x12 + a3x1

3 = y1

▪ a0 + a1x2 + a2x22 + a3x2

3 = y2

▪ a0 + a1x3 + a2x32 + a3x3

3 = y3

Hitung a0 , a1 , a2 , dan a3

Secara umum, penentuan polinomial dengan cara tsb kurang disukai, karena mempunyai kemungkinan yang jelek terutama untuk derajat polinomial yang semakin tinggi.

Terdapat beberapa metode polinom interpolasi : Polinom Lagrange Polinom Newton Polinom Newton Gregory

Polinom berderajat satu

Dapat diatur kembali sedemikian rupa sehingga menjadi

Atau dapat dinyatakan dalam bentuk (*)

Dimana

Persamaan * dinamakan Polinom Lagrange derajat 1.

)()(

)()( 0

01

0101 xx

xx

yyyxp −

−−

+=

)(

)(

)(

)()(

01

01

10

101 xx

xxy

xx

xxyxp

−−

+−−

=

)()()( 11001 xLaxLaxp +=

00 ya =

)(

)()(

10

10 xx

xxxL

−−

=

11 ya =

)(

)()(

01

01 xx

xxxL

−−

=

Bentuk umum Polinom Lagrange derajat ≤ n untuk (n+1) titik berbeda adalah :

Yang dalam hal ini

)(...)()()()( 110

00 xLaxLaxLaxLaxp nn

n

iiin +++== ∑

=

ii ya =

∏≠= −

−=

n

ijj ji

ji xx

xxxL

0 )(

)()(

Hampiri fungsi f(x) = cos(x) dengan polinom interpolasi derajat tiga pada range [0.0, 1.2]. Gunakan empat titik

x0 = 0.0, x1 = 0.4, x2 = 0.8, x3 = 1.2 Perkirakan nilai p3(0.5) dan bandingkan dengan

nilai sebenarnya.

Xi 0.0 0.4 0.8 1.2yi 1 0.921061 0.696707 0.362358

Polinom Lagrange derajat 3 yang menginterpolasi keempat titik tsb.

))()((

))()((

))()((

))()((

))()((

))()((

))()((

))()(()(

)()()()()(

231303

2103

321202

3102

312101

3201

302010

32103

332211003

xxxxxx

xxxxxxy

xxxxxx

xxxxxxy

xxxxxx

xxxxxxy

xxxxxx

xxxxxxyxp

xLaxLaxLaxLaxp

−−−−−−

+−−−

−−−

+−−−

−−−+

−−−−−−

=

+++=

877221.0)5.0(3 =p

)8.02.1)(4.02.1)(0.02.1(

)8.0)(4.0)(0.0(362358.0

)2.18.0)(4.08.0)(0.08.0(

)2.1)(4.0)(0.0(696707.0

)2.14.0)(8.04.0)(0.04.0(

)2.1)(8.0)(0.0(921061.0

)2.10.0)(8.00.0)(4.00.0(

)2.1)(8.0)(4.0(1)(3

−−−−−−+

−−−−−−

+−−−

−−−+−−−

−−−=

xxxxxx

xxxxxxXp

877583.0)5.0cos( ==y

Polinom Lagrange kurang disukai dalam praktek karena : Jumlah komputasi yang dibutuhkan untuk satu kali

interpolasi adalah besar. Interpolasi untuk nilai x yang lain memerlukan jumlah komputasi yang sama karena tidak ada bagian komputasi sebelumnya yang dapat digunakan.

Bila jumlah titik data meningkat atau menurun, hasil komputasi sebelumnya tidak dapat digunakan. Karena tidak ada hubungannya antara pn-1(x) dan pn(x) pada polinom Lagrange

Polinom yang dibentuk sebelumnya dapat digunakan untuk membentuk polinom derajat yang lebih tinggi.

Persamaan Polinom Linier

Bentuk pers ini dapat ditulis :

Yang dalam hal ini (1)

Dan (2)

Pers ini mrpk bentuk selish terbagi (divided-difference)

)()(

)()( 0

01

0101 xx

xx

yyyxp −

−−

+=

)()( 0101 xxaaxp −+= )( 000 xfya ==

)(

)()(

)(

)(

01

01

01

011 xx

xfxf

xx

yya

−−

=−−

=

],[ 011 xxfa =

Polinom kuadratik

Atau

Dari pers ini menunjukkan bahwa p2(x) dapat dibentuk dari pers sebelumnya p1(x). Nilai a2 dapat ditemukan dengan mengganti x=x2 untuk mendapatkan (3)

Nilai a0 dan a1 pada pers 1 dan 2 dimasukkan pada pers 3

))(()()( 1020102 xxxxaxxaaxp −−+−+=

))(()()( 10212 xxxxaxpxp −−+=

))((

)()(

1202

021022 xxxx

xxaaxfa

−−−−−

=

12

01

01

02

02

2

)()()()(

xx

xx

xfxf

xx

xfxf

a−

−−

−−−

=

Dengan melakukan utak-atik aljabar, pers ini lebih disukai

02

0112

02

01

01

12

02

2

],[],[

)()()()(

xx

xxfxxf

xx

xx

xfxf

xx

xfxf

a−−

=−

−−

−−−

=

Jadi tahapan pembentukan polinom Newton :

)()()( 0101 xxaxpxp −+=

)()( 0101 xxaaxp −+=

))(()()( 1020102 xxxxaxxaaxp −−+−+=

))(()()( 10212 xxxxaxpxp −−+=

))()(()()( 210323 xxxxxxaxpxp −−−+=

))()(())(()()( 21031020103 xxxxxxaxxxxaxxaaxp −−−+−−+−+=

Nilai konstanta a0, a1, a2,…, an, merupakan nilai selisih terbagi , dg nilai

Yang dalam hal ini ],,...,,[

],,[

],[

)(

011

0122

011

00

xxxxfa

xxxfa

xxfa

xfa

nnn −====

0

012111011

),,...,,[],...,,[],,...,,[

],[],[],,[

)()(],[

xx

xxxxfxxxfxxxxf

xx

xxfxxfxxxf

xx

xfxfxxf

n

nnnnnn

ki

kjjikji

ji

jiji

−−

=

−−

=

−−

=

−−−−

Dengan demikian polinom Newton dapat ditulis dalam hub rekursif sebagai : Rekurens

basis Atau dalam bentuk polinom yang lengkap sbb :

],,...,,[))...()(()()( 0111101 xxxxfxxxxxxxpxp nnnnn −−− −−−+=

],,...,,[))...()((

],,[))((],[)()()(

011110

012100100

xxxxfxxxxxx

xxxfxxxxxxfxxxfxp

nnn

n

−−−−−+−−+−+=

)()( 00 xfxp =

Bentuklah polinom Newton derajat satu, dua, tiga dan empat yang menghampiri f(x)=cos(x) dalam range[0.0, 4] dan jarak antar titik adalah 1.0. Lalu taksirlah f(x) dengan x=2.5 dengan Polinom Newton derajat 3.

xi yi ST-1 ST-2 ST-3 ST-4

0.0 1 -0.4597 -0.2484 0.1466 -0.0147

1.0 0.5403 -0.9564 0.1913 0.0880

2.0 -0.4161 -0.5739 0.4551

3.0 -0.99 0.3363

4.0 -0.6536

Contoh cara menghitung nilai selisih terbagi pada tabel :

2484.002

4597.09564.0

)(

],[],[],,[

9564.012

5403.04161.0

)(

)()(],[

4597.001

15403.0

)(

)()(],[

02

0112012

12

1212

01

0101

−=−+−=

−−

=

−=−−−=

−−

=

−=−

−=−−

=

xx

xxfxxfxxxf

xx

xfxfxxf

xx

xfxfxxf

Interpolasi didefinisikn sebagai cara untuk mengestimasi nilai dari fungsi yan diberikan oleh kelompok data.

Interpolasi linear adalah interpolasi dua buah titik dengan sebuah garis lurus.Misal diberikan dua buah titik () dan (), polinom yang menginterpolasikan dua buah titik ini ialah:

Interpolasi kuadrat ialah digunakan untuk mencari titik-tiik antara dari 3 buah titik yaitu

Polinom lagrange ialah perumusan ulang darri polinom newton yang menghindari komputasi beda-beda terbagi.secara singkat dapat dinyatakan dengan:

Polinom Newton tersusun dari beberapa perumusan polinom yang lain nya .

)()()( 0101 xxaxpxp −+=

)()( 0101 xxaaxp −+=

))(()()( 1020102 xxxxaxxaaxp −−+−+=

))(()()( 10212 xxxxaxpxp −−+=

))()(()()( 210323 xxxxxxaxpxp −−−+=

))()(())(()()( 21031020103 xxxxxxaxxxxaxxaaxp −−−+−−+−+=