Interpolation mit Polynomfunktionen

Aufrufe: 486     Aktiv: 13.06.2021 um 17:04

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Wie erstelle ich eine Funktionsgleichung, wenn ich vier Punkte gegeben habe, die Funktion aber 8.Grades sein soll.
Ich habe P1 (1/0); P2 (2/0); P3 (3/0); P(4/-12)
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Bestimme eine Funktion achten Grades, die genau bei x1=1; x2=2; x3=3 Nullstellen hat und durch den Punkt (4/-12) geht
  ─   qwertz000 13.06.2021 um 16:27

Nun hier würde ich die Funktion in Faktorisierter Form aufstellen und dann ausmultiplizieren, z.B.: \(f(x)=a(x^5-1)(x-2)(x-2)(x-3) \Rightarrow f(x)=-\frac{1}{341}(x^8-7x^7+16x^6-12x^5-x^3+7x^2-16x+12)\)   ─   fix 13.06.2021 um 16:48
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Wenn man die Nullstellen gegeben hat, ist es immer am einfachsten, das Polynom in der faktorisierten Version anzugeben. Von den gegebenen Nullstellen wissen wir, dass $f(x)=\ldots(x-1)(x-2)(x-3)\ldots$ sein muss Jetzt soll sie keine weiteren Nullstellen haben, da gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder du erhöhst die Vielfachheit der Nullstellen, indem du Potenzen an die Klammern schreibst, oder du multiplizierst noch Terme daran, die keine Nullstellen haben, wie z.B. $x^2+1$. Außerdem kann man die Funktion noch beliebig strecken, ohne die Nullstellen zu verändern. Also wäre ein möglicher Ansatz $f(x)=a(x-1)^6(x-2)(x-3)$. Jetzt musst du den Parameter $a$ noch so bestimmen, dass die Funktion durch den gegebenen Punkt geht.
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Ok, soweit habe ich es verstanden. Wenn ich jetzt für a=-0,00823 einsetzte, habe ich die richtige Funktion, oder?
  ─   qwertz000 13.06.2021 um 17:01

Genauer wäre $a=-\frac2{243}$, aber ja, das ist der richtige Wert für $a$.   ─   stal 13.06.2021 um 17:02

Super, vielen Dank!   ─   qwertz000 13.06.2021 um 17:04

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Aha, es ist immer gut, die Aufgabenstellung im Original anzugeben. Die ist nämlich nicht äquivalent zu dem, was Du zuerst geschrieben hast. Und da liegt auch gleich der Schlüssel zur Lösung.
Die Vorgabe lautet also genau bei Nullstellen, d.h. sie darf keine anderen haben. Bei Deiner ersten Version dürfte die gesuchte Funktion auch noch weitere andere Nullstellen. haben Mach Dir den Unterschied klar!
Bauanleitung:
Bastel Dir ein p(x) vom Grad 8 mit genau(!) den Nullstellen 1,2,3. Irgendeines! Aber Grad 8, dazu muss mind. eine Nullstelle eine mehrfache sein. Einfach die entsprechenden Faktoren (x-a) zusammenbauen.
Dies hat dann natürlich nicht p(4)=-12. Das erreicht man aber durch Multiplikation mit einer geeigneten Konstanten: \(q(x):=p(x)\frac{-12}{p(4)}\).
Mach unbedingt die Probe mit Deinem Ergebnis.
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