Interpolación de Hermite

El polinomio de Hermite es aquel que interpola una colección de puntos y el valor de sus derivadas en los puntos que deseamos. Es decir, supongamos que tenemos (xk,fk) y (xk,fk).

Entonces construimos la misma tabla que en el método de Newton, poniendo en la primera columna los xk, escribiendo dos veces el mismo punto si conocemos el valor de la derivada en ese punto, y en la segunda columna los valores de f correspondiente al x e la misma fila. Es decir, si conocemos el valor de f en x0 y el de su derivada también, escribiremos dos veces x0 y al lado de cada uno f0. Por ejemplo,

x0 f0
x0 f0
x1 f1
x1 f1

A partir de aquí procedemos de la misma forma, pero con la diferencia que tenemos que definir f[xi,xi]=fi, el valor de la derivada en xi.

x0 f0      
    f0    
x0 f0   f[x0,x0,x1]  
    f[x0,x1]   f[x0,x0,x1,x1]
x1 f1   f[x0,x1,x1]  
    f1    
x1 f1      

Por lo tanto, si disponemos de n+1 valores de la función y n+1 valores de las derivadas, el polinomio de Hermite tendrá grado 2n+1.

Consideremos un ejemplo:

Ejemplo

Supongamos que queremos calcular f(18) donde f(x)=tan(πx) a partir de interpolación de Hermite en 0,14.

Para conseguirlo, escribimos una tabla como en interpolación de Newton pero repitiendo cada dato del que conozcamos su derivada. Es decir:

0 0      
    f(0)=π    
0 0   4π140=164π  
    10140=4   8π1616+4π140=148π128
14 1   2π4140=8π16  
    f(14)=2π    
14 1      

Procediendo de la misma forma que en interpolación de Newton, obtenemos: P3(x)=πx+(164π)x2+(48π128)x2(x14)

Ahora, tan(π8)P3(18)=0.4018