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Neville's algorithm

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1835:
Lyness and Moler showed in 1966 that using undetermined coefficients for the polynomials in Neville's algorithm, one can compute the Maclaurin expansion of the final interpolating polynomial, which yields numerical approximations for the derivatives of the function at the origin. While "this process
1778: 1836:
requires more arithmetic operations than is required in finite difference methods", "the choice of points for function evaluation is not restricted in any way". They also show that their method can be applied directly to the solution of linear systems of the Vandermonde type.
506: 1517: 1821: 1472: 549: 277: 1344: 1191: 946: 747: 640: 1509: 314: 1285: 1237: 1132: 1086: 1038: 992: 887: 841: 793: 688: 322: 1864: 1773:{\displaystyle p'_{i,j}(x)={\frac {(x_{j}-x)p'_{i,j-1}(x)-p_{i,j-1}(x)+(x-x_{i})p'_{i+1,j}(x)+p_{i+1,j}(x)}{x_{j}-x_{i}}},\,} 1874:
J. N. Lyness and C.B. Moler, Van Der Monde Systems and Numerical Differentiation, Numerische Mathematik 8 (1966) 458-464 (
21: 1784: 512: 1925: 223: 1293: 1140: 895: 696: 589: 1478: 1422: 283: 1920: 48: 138:
This polynomial exists and it is unique. Neville's algorithm evaluates the polynomial at some point
44: 25: 1247: 1199: 1094: 1048: 1000: 954: 849: 803: 755: 650: 579:= 4, one can use the recurrence to fill the triangular tableau below from the left to the right. 501:{\displaystyle p_{i,j}(x)={\frac {(x-x_{i})p_{i+1,j}(x)-(x-x_{j})p_{i,j-1}(x)}{x_{j}-x_{i}}},\,} 1893: 1860: 1854: 40: 52: 1896: 1402: 1394: 1914: 36:
which goes through the given points. Neville's algorithm evaluates this polynomial.
1875: 1881:
Neville, E.H.: Iterative interpolation. J. Indian Math. Soc.20, 87–120 (1934)
1901: 1847: 1846:
Press, William; Saul Teukolsky; William Vetterling; Brian Flannery (1992).
1412:
The derivative of the polynomial can be obtained in the same manner, i.e:
1409:) floating point operations to interpolate a polynomial of degree n. 43:
of the interpolating polynomial and the recursion relation for the
572:), which is the value being sought. This is Neville's algorithm. 1401:) floating point operations to interpolate a single point, and 1848:"§3.1 Polynomial Interpolation and Extrapolation (encrypted)" 94:
are the same, the interpolating polynomial is the polynomial
1856:
Numerical Recipes in C. The Art of Scientific Computing
1787: 1520: 1481: 1425: 1296: 1250: 1202: 1143: 1097: 1051: 1003: 957: 898: 852: 806: 758: 699: 653: 592: 515: 325: 286: 226: 32:+ 1 points, there is a unique polynomial of degree 1815: 1772: 1503: 1466: 1338: 1279: 1231: 1185: 1126: 1080: 1032: 986: 940: 881: 835: 787: 741: 682: 634: 543: 500: 308: 271: 1364:), the value of the polynomial going through the 8: 1859:(2nd ed.). Cambridge University Press. 1812: 1786: 1769: 1757: 1744: 1711: 1674: 1661: 1618: 1581: 1562: 1552: 1525: 1519: 1500: 1480: 1463: 1430: 1424: 1335: 1329: 1301: 1295: 1276: 1255: 1249: 1228: 1207: 1201: 1182: 1176: 1148: 1142: 1123: 1102: 1096: 1077: 1056: 1050: 1029: 1008: 1002: 983: 962: 956: 937: 931: 903: 897: 878: 857: 851: 832: 811: 805: 784: 763: 757: 738: 732: 704: 698: 679: 658: 652: 631: 625: 597: 591: 540: 514: 497: 485: 472: 439: 426: 383: 370: 354: 330: 324: 305: 285: 268: 259: 231: 225: 1831:Application to numerical differentiation 24:that was derived by the mathematician 1816:{\displaystyle 0\leq i<j\leq n.\,} 544:{\displaystyle 0\leq i<j\leq n.\,} 7: 39:Neville's algorithm is based on the 272:{\displaystyle p_{i,i}(x)=y_{i},\,} 1339:{\displaystyle p_{4,4}(x)=y_{4}\,} 1186:{\displaystyle p_{3,3}(x)=y_{3}\,} 941:{\displaystyle p_{2,2}(x)=y_{2}\,} 742:{\displaystyle p_{1,1}(x)=y_{1}\,} 635:{\displaystyle p_{0,0}(x)=y_{0}\,} 14: 1504:{\displaystyle 0\leq i\leq n,\,} 1467:{\displaystyle p'_{i,i}(x)=0,\,} 309:{\displaystyle 0\leq i\leq n,\,} 213:satisfy the recurrence relation 158:denote the polynomial of degree 166:which goes through the points ( 55:), which is nowadays not used. 1735: 1729: 1701: 1695: 1667: 1648: 1642: 1636: 1608: 1602: 1574: 1555: 1546: 1540: 1451: 1445: 1319: 1313: 1273: 1267: 1225: 1219: 1166: 1160: 1120: 1114: 1074: 1068: 1026: 1020: 980: 974: 921: 915: 875: 869: 829: 823: 781: 775: 722: 716: 676: 670: 615: 609: 558:This recurrence can calculate 463: 457: 432: 413: 407: 401: 376: 357: 348: 342: 249: 243: 1: 1280:{\displaystyle p_{3,4}(x)\,} 1232:{\displaystyle p_{2,4}(x)\,} 1127:{\displaystyle p_{1,4}(x)\,} 1081:{\displaystyle p_{2,3}(x)\,} 1033:{\displaystyle p_{0,4}(x)\,} 987:{\displaystyle p_{1,3}(x)\,} 882:{\displaystyle p_{0,3}(x)\,} 836:{\displaystyle p_{1,2}(x)\,} 788:{\displaystyle p_{0,2}(x)\,} 683:{\displaystyle p_{0,1}(x)\,} 1942: 20:is an algorithm used for 22:polynomial interpolation 1876:doi:10.1007/BF02166671 1817: 1774: 1505: 1468: 1340: 1281: 1233: 1187: 1128: 1082: 1034: 988: 942: 883: 837: 789: 743: 684: 636: 545: 502: 310: 273: 1897:"Neville's Algorithm" 1818: 1775: 1506: 1469: 1393:This algorithm needs 1353:This process yields 1341: 1282: 1234: 1188: 1129: 1083: 1035: 989: 943: 884: 838: 790: 744: 685: 637: 546: 503: 311: 274: 1785: 1518: 1479: 1423: 1294: 1248: 1200: 1141: 1095: 1049: 1001: 955: 896: 850: 804: 756: 697: 651: 590: 513: 323: 284: 224: 1694: 1601: 1539: 1444: 47:. It is similar to 45:divided differences 26:Eric Harold Neville 18:Neville's algorithm 1894:Weisstein, Eric W. 1813: 1770: 1670: 1577: 1521: 1501: 1464: 1426: 1336: 1277: 1229: 1183: 1124: 1078: 1030: 984: 938: 879: 833: 785: 739: 680: 632: 575:For instance, for 541: 498: 306: 269: 102:with the property 98:of degree at most 49:Aitken's algorithm 1866:978-0-521-43108-8 1826: 1825: 1764: 1368:+ 1 data points ( 1349: 1348: 554: 553: 492: 1933: 1907: 1906: 1870: 1852: 1822: 1820: 1819: 1814: 1779: 1777: 1776: 1771: 1765: 1763: 1762: 1761: 1749: 1748: 1738: 1728: 1727: 1690: 1666: 1665: 1635: 1634: 1597: 1567: 1566: 1553: 1535: 1510: 1508: 1507: 1502: 1473: 1471: 1470: 1465: 1440: 1417: 1416: 1345: 1343: 1342: 1337: 1334: 1333: 1312: 1311: 1286: 1284: 1283: 1278: 1266: 1265: 1238: 1236: 1235: 1230: 1218: 1217: 1192: 1190: 1189: 1184: 1181: 1180: 1159: 1158: 1133: 1131: 1130: 1125: 1113: 1112: 1087: 1085: 1084: 1079: 1067: 1066: 1039: 1037: 1036: 1031: 1019: 1018: 993: 991: 990: 985: 973: 972: 947: 945: 944: 939: 936: 935: 914: 913: 888: 886: 885: 880: 868: 867: 842: 840: 839: 834: 822: 821: 794: 792: 791: 786: 774: 773: 748: 746: 745: 740: 737: 736: 715: 714: 689: 687: 686: 681: 669: 668: 641: 639: 638: 633: 630: 629: 608: 607: 584: 583: 550: 548: 547: 542: 507: 505: 504: 499: 493: 491: 490: 489: 477: 476: 466: 456: 455: 431: 430: 400: 399: 375: 374: 355: 341: 340: 315: 313: 312: 307: 278: 276: 275: 270: 264: 263: 242: 241: 218: 217: 67:+1 data points ( 53:Alexander Aitken 16:In mathematics, 1941: 1940: 1936: 1935: 1934: 1932: 1931: 1930: 1911: 1910: 1892: 1891: 1888: 1867: 1850: 1845: 1842: 1833: 1783: 1782: 1753: 1740: 1739: 1707: 1657: 1614: 1558: 1554: 1516: 1515: 1477: 1476: 1421: 1420: 1386:) at the point 1385: 1376: 1359: 1325: 1297: 1292: 1291: 1251: 1246: 1245: 1203: 1198: 1197: 1172: 1144: 1139: 1138: 1098: 1093: 1092: 1052: 1047: 1046: 1004: 999: 998: 958: 953: 952: 927: 899: 894: 893: 853: 848: 847: 807: 802: 801: 759: 754: 753: 728: 700: 695: 694: 654: 649: 648: 621: 593: 588: 587: 567: 511: 510: 481: 468: 467: 435: 422: 379: 366: 356: 326: 321: 320: 282: 281: 255: 227: 222: 221: 212: 183: 174: 157: 126: 117: 93: 85:) where no two 84: 75: 63:Given a set of 61: 28:in 1934. 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Index

polynomial interpolation
Eric Harold Neville
Newton form
divided differences
Aitken's algorithm
Alexander Aitken
O
O
"§3.1 Polynomial Interpolation and Extrapolation (encrypted)"
Numerical Recipes in C. The Art of Scientific Computing
ISBN
978-0-521-43108-8
doi:10.1007/BF02166671
Weisstein, Eric W.
"Neville's Algorithm"
MathWorld
Categories
Polynomials
Interpolation

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