BL2.ru

Интерполяция и Экстраполяция онлайн (линейная интерполяция/экстраполяция)

Найдите промежуточное значение по двум известным точкам: введите x₁, f(x₁), x₂, f(x₂) и точку xN. Калькулятор сам определит, интерполяция это или экстраполяция, и покажет уравнение прямой с графиком.

Рассчитать
можно использовать:
дроби1/2, -3/4, 5/7
дробные числа1.52 или 0,19 — можно использовать как "." так и ","
квадратный кореньsqrt(4), sqrt(4/3)
тригонометрияsin(1), cos(1), tan(1), atan(1)
возведение в степеньpow(3, 2) = 3*3; при pow(3,2, 4,3) система поймет, что вы хотите 3.2 возвести в степень 4.3
арифметические операции(3/4 + sqrt(5/7)) * pow(2, 4)

Что это такое

Сервис интерполяции и экстраполяции онлайн (линейная интерполяция/экстраполяция) поможет вам вычислить значение линейной функции, имея в распоряжении f(x) в двух различных точках, а также рассчитает уравнение прямой. Сервис автоматически определит нужный способ расчёта — вам лишь надо ввести значения в двух произвольных точках и указать точку, в которой нужно рассчитать значение.

Интерполяция (от латинского interpolatio — изменение, переделка) в математике и статистике — это способ вычислить промежуточное значение функции по нескольким уже известным её значениям. Например, имеется функция f(x), известны значения f(x) в точке x0 и точке x2; интерполяция помогает найти значение f(x1) при условии, что x1 принадлежит интервалу от x0 до x2. Если x1 лежит вне интервала (x0, x2), интерполяция не поможет — для этого нужно использовать экстраполяцию.

Экстраполяция — способ вычислить значение функции за пределами известного участка. Если известны значения f(x) в точках x1 и x2, экстраполяция помогает найти f(x0) или f(x3), когда x0 меньше, а x3 больше интервала от x1 до x2. Если точка лежит внутри интервала (x1, x2), нужна интерполяция.

Эти методы часто называют «линейная интерполяция» и «линейная экстраполяция»: они дают 100% верный результат для уравнения прямой.

Как считается

Как для интерполяции, так и для экстраполяции в основе расчёта лежит пропорция

(y1 − y0) / (y2 − y0) = (x1 − x0) / (x2 − x0)

— приращение значения в первой точке относится к приращению значения во второй точке так же, как приращение переменной в первой точке к приращению переменной во второй (всё относительно нулевой точки отсчёта). Из этой пропорции легко получить формулу расчёта любого значения:

y1 = y0 + (x1 − x0) · (y2 − y0) / (x2 − x0)

Дробь (y2 − y0) / (x2 − x0) — наклон прямой k; отсюда уравнение прямой f(x) = k·x + b, где b = y0 − k·x0.

Пример

Известно: f(10) = 100 и f(20) = 300. Найдём f(15) и f(25):

  • Наклон k = (300 − 100) / (20 − 10) = 20, b = 100 − 20·10 = −100, уравнение прямой: f(x) = 20x − 100.
  • Интерполяция: f(15) = 100 + (15 − 10)·20 = 200 — точка внутри интервала.
  • Экстраполяция: f(25) = 100 + (25 − 10)·20 = 400 — точка за пределами интервала.

Ещё один пример: f(1) = 2,5, f(3) = 6,5 ⇒ k = 2, и в точке 4,2 (экстраполяция вверх) f = 2,5 + 3,2·2 = 8,9.

Что важно знать

  • Точки x1 и x2 должны быть различными — иначе прямую провести нельзя.
  • Для прямой результат точный. Для кривой (квадратичной, экспоненциальной) линейная интерполяция даёт приближение, тем лучше, чем ближе узлы; экстраполяция с удалением от узлов быстро теряет точность.
  • Для вычисления результата функций с двумя переменными существует билинейная интерполяция (двойная интерполяция).
  • Если известно больше двух точек и зависимость нелинейна, для расчёта интерполяции можно воспользоваться сервисами Интерполяция — полином Ньютона и Интерполяция — полином Лагранжа.

Где применяется

  • Справочные таблицы — СНиП, ГОСТ, таблицы теплотехники, плотности, давления пара: значение между строками таблицы.
  • Инженерия и метрология — калибровка датчиков по двум точкам, пересчёт сигнала 4–20 мА в физическую величину.
  • Финансы и экономика — ставка для промежуточного срока, оценка показателя между двумя отчётными датами, простой прогноз по тренду.
  • Графика, анимация, игры — плавный переход цвета или положения (lerp) между двумя ключевыми кадрами.
  • Наука и учёба — промежуточные значения в лабораторных работах, проверка решения задач.

Как пользоваться

  • Введите две известные точки: x1, f(x1) и x2, f(x2), а в поле xN — точку, в которой нужно значение.
  • Нажмите «Рассчитать». Если установить «галку» внутри кнопки «Рассчитать», калькулятор будет рассчитывать значение автоматически при любом изменении входных данных.
  • Калькулятор сам определит, что выполняется — интерполяция или экстраполяция вниз/вверх, — и покажет уравнение прямой f(x).
  • Можно вводить дроби, числа с запятой, корни, тригонометрию и степени (примеры — в списке под формой). Ссылку на расчёт можно скопировать.

Частые вопросы

Как найти промежуточное значение между двумя числами таблицы?
Введите две соседние строки таблицы как (x₁; f(x₁)) и (x₂; f(x₂)), а в xN — своё значение. Результат считается по формуле y = y₁ + (x − x₁)·(y₂ − y₁)/(x₂ − x₁). Если строк много, удобнее интерполяция по таблице.
Чем интерполяция отличается от экстраполяции?
Интерполяция ищет значение внутри интервала между известными точками, экстраполяция — за его пределами. Калькулятор определяет это сам и пишет, какой метод использован.
Можно ли вводить дроби и выражения?
Да: 1/3, 0,5 или 0.5, sqrt(2), pow(3, 2), sin(1). Десятичная запятая допустима.
Как сохранить расчёт?
После расчёта появляется прямая ссылка: в ней сохранены все значения. Её можно отправить коллеге или добавить в закладки.