質問<892>
「「ラグランジュの補間公式」」
日付 2002/7/8
質問者 老朽化


”老朽化”と申します。
もう一問教えていただきたい問題があるのですが、
よろしいでしょうか...

問題:ラグランジュの補間公式が与えられた点(xi,yi)(i=0~n)
のすべてを通ることを証明しなさい。

ラグランジュの補間公式を書いておきます。
○ Pn(x)=シグマ(yk*lk(x)) (シグマ:k=0からnまで)

○ lk(x)=(x-x0)*...*(x-x(k-1))*(x-x(k+1))*...*(x-xn)/(xk-x0)*
...*(xk-x(k-1))*(xk-x(k+1))*...*(xk-xn)
(xi,yiのiはx,yの添え字です。)
(lk,x0,...,x(k-1),xk,x(k+1),...,xnのkやnなどはl,xの添え字です。)

また、ヒントとして、

lk(xi)=δikであることを言えばよい。
ここで、δikはクロネッカーのデルタであり、
δik=1(if i=k),δik=0(if i!=k)で定義される。

と書かれていました。

δがよく分からないのですが、その点も含めて教えてください。
たびたび申し訳ないのですが、よろしくお願いします。

お便り
日付 2002/7/11
回答者 phaos


\(l_{k}\)(\(x_{j}\)) (j ≠k) を考えましょう。
すると, 分子に必ず (x - \(x_{j}\)) がありますので, \(l_{k}\)(\(x_{j}\)) = 0
となることが分かりますね。

\(l_{k}\)(\(x_{k}\)) を考えると, 分子には (x - \(x_{k}\)) が除かれていますから
0 にはなりません。
代入した結果を見ると分子と分母が一致していますね ?
だから \(l_{k}\)(\(x_{k}\)) = 1 です。

以上のことを Kronecker の delta を用いて書くと
\(l_{k}\)(\(x_{i}\)) = δ_(ik)
であることになります。

さてそうすると
\(y_{k}\)*\(l_{k}\)(\(x_{i}\)) = \(y_{k}\)*δ_(ik)
なので
i = k の時, \(y_{k}\), それ以外では 0 になります。
\(P_{n}\)(x) はそれらの和ですから
\(P_{n}\)(\(x_{k}\)) = \(y_{k}\)が分かるわけです。
勿論 x が \(x_{i}\) 以外の値を採るときに
どういう価を採るのかは不明です。