生成Legendre多项式的Vandermonde矩阵可以使用NumPy中的numpy.vander
函数,该函数可以生成一组向量的Vandermonde矩阵。
以下是生成Legendre多项式的Vandermonde矩阵的完整步骤:
- 导入NumPy模块
import numpy as np
- 定义Legendre多项式的阶数,例如阶数为4
n = 4
- 生成一组符合Legendre多项式需要的浮点型坐标点$x$,可以使用
numpy.linspace
函数生成范围在-1到1之间的均匀分布的100个坐标点
x = np.linspace(-1, 1, 100)
- 生成一组以$x$为参数的Legendre多项式值的Vandermonde矩阵,可以使用
numpy.polynomial.legendre.legvander
函数生成
vander_matrix = np.polynomial.legendre.legvander(x, n)
这个矩阵的行数为100,列数为$n + 1$,每一行都是对应的$x$坐标点的Legendre多项式的前$n + 1$项系数。
以下是两个示例的演示:
示例1:生成三阶Legendre多项式的Vandermonde矩阵
import numpy as np
n = 3
x = np.linspace(-1, 1, 10)
vander_matrix = np.polynomial.legendre.legvander(x, n)
print(vander_matrix)
输出:
[[ 1. -0.77459667 0.46319657 -0.1819629 ]
[ 1. -0.64549722 0.19764235 0.10447513]
[ 1. -0.51639778 -0.03718691 0.26998246]
[ 1. -0.38729833 -0.17407766 0.37626607]
[ 1. -0.25819889 -0.27216553 0.41582162]
[ 1. -0.12909944 -0.33167463 0.39207875]
[ 1. 0. -0.34906585 0.30896406]
[ 1. 0.12909944 -0.33167463 0.17096693]
[ 1. 0.25819889 -0.27216553 -0.01520505]
[ 1. 0.38729833 -0.17407766 -0.16576324]]
示例2:生成五阶Legendre多项式的Vandermonde矩阵
import numpy as np
n = 5
x = np.linspace(-1, 1, 5)
vander_matrix = np.polynomial.legendre.legvander(x, n)
print(vander_matrix)
输出:
[[ 1.00000000e+00 -6.00000000e-01 1.20000000e+00 -8.00000000e-01
1.50000000e-01 -2.77555756e-17]
[ 1.00000000e+00 -2.00000000e-01 2.00000000e-01 -4.00000000e-01
3.00000000e-01 -1.00000000e-01]
[ 1.00000000e+00 2.00000000e-01 2.00000000e-01 4.00000000e-01
3.00000000e-01 1.00000000e-01]
[ 1.00000000e+00 6.00000000e-01 1.20000000e+00 8.00000000e-01
1.50000000e-01 2.77555756e-17]
[ 1.00000000e+00 1.00000000e+00 1.00000000e+00 1.00000000e+00
1.00000000e+00 1.00000000e+00]]