回答:
まず、通常の3次スプラインを考えてみましょう。ノットの各ペアの間は立方体で、境界ノットの外側は立方体です。最初のキュービック(最初の境界ノットの左側)の4dfから開始し、各ノットは1つの新しいパラメーターを追加します(キュービックスプラインと導関数の連続性と2次導関数は3つの制約を追加し、1つの自由パラメーターを残します)。のパラメータノット。K
自然な3次スプラインは両端で線形です。これにより、3次および2次部分が0に制限され、それぞれdfが1ずつ減少します。つまり、曲線の両端で2 dfになり、が減少します。K
ノンパラメトリック曲線の推定に自由度の合計数(など)を費やすことができると決めたと想像してください。自然なスプラインを課すことは、通常の3次スプラインよりも4少ない自由度(同じノット数)を使用するため、これらのパラメーターを使用すると、境界ノット間の曲線をモデル化するために、さらに4ノット(したがって4パラメーター)を持つことができます。P
の定義はあることに注意してください(すべてに基底関数があるため)。したがって、そのリストの最後の基底関数、です。したがって、定義に必要な最高のは、です。(つまり、使用しないので、が何をする可能性があるかをする必要はありません。)、K = 1 、2 、。。。、K − 2 K N K = d K − 2 − d K − 1 k d k k = K − 1 d K
ノット例では、「これにより4つの自由度(両方の境界領域にそれぞれ2つの制約)が解放されます」というアサーションの詳細を説明します。関連する間隔は、および(したがって、間隔とノットがあります)。ξ 1、ξ 2 ] - ∞ 、ξ 1 [ ] ξ 1、ξ 2 [ ] ξ 2、+ ∞ [ | 私| = 3 | 私| − 1 = 2
(一般的な)3次スプラインの場合
規則性の制約がない場合、方程式があります。
1(ξ 1 ≤ X < ξ 2)。1(ξ 1 ≤ X < ξ 2)X 。1
制約を追加することにより(キュービックスプラインは規則性を仮定します)、を追加する必要があります線形係数の制約。
最終的にの自由度になります。
自然な3次スプラインの場合
「自然な3次スプラインは、追加の制約を追加します。つまり、その関数は境界ノットを超えて線形になります。」
規則性の制約がない場合、方程式があります(つの多項式と3次多項式が関係するため、両方の境界領域で方程式を削除しました)。
制約は以前と同じなので、線形係数に制約を追加する必要があります。
最終的にはの自由度になります。